《制冷空调节能技术 教学课件 ppt 作者 张建一 1._制冷方式、制冷剂和控制方式的选择》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制冷空调节能技术 教学课件 ppt 作者 张建一 1._制冷方式、制冷剂和控制方式的选择（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第1章 制冷方式、流程和控制方式 的选择与优化,引导“制冷循环/系统”转向“制冷装置”，从工程角度考虑问题。,制冷方式的合理选择 带辅助回路的单级压缩新流程,不同制冷流程的效率分析比较方法,目的,重点,难点,2,目 录,1.1 制冷方式的选择与优化 1.2 压缩式制冷循环中制冷剂的选择 1.3 制冷空调装置的控制方式与节能 1.4 带有辅助回路的单级压缩制冷新流程 1.5 一次节流与两次节流的选择,3,1.1 制冷方式的选择,4,四种人工制冷方式,涡流管,相变制冷,气体节流 和膨胀,热电制冷,四种人工 制冷方式,5,相变制冷,1. 蒸汽压缩式制冷,2. 吸收式制冷,6,1.蒸气压缩式制冷,
2、能达到的制冷温度范围广。,单机容量范围大,规格多。,在中、小容量范围，设备比较紧凑，可适应不同场合的需要。,效率较高。,当制冷温度较低时，其综合性能变差。,要使用专门的制冷剂，这些制冷剂往往对环境有污染，对人体有害。,特点：,7,图1-1 蒸气压缩式制冷 a)单级压缩式制冷循环系统 b) T-s图 c)p-h图,8,表1-1 压缩式制冷能达到的最低蒸发温度(单位：),9,2. 吸收式制冷,优点： 适用于有余热可利用或燃料低廉的场合。,缺点： 效率较低；利用低温热源时常需要现场设计。,10,表1-2 吸收式制冷机分类,11,表1-2 吸收式制冷机分类（续）,12,图1-2 氨水吸收式制冷原理图
3、1蒸发器 2膨胀阀 3冷凝器 4发生器 5减压阀 6吸收器 7溶液泵,13,氨水吸收式制冷的特点,1)耗电少。 2)可利用废热、余热。 3)变负荷容易，调节范围广。 4)单级即可达到-40的低温。 5)可以露天布置，操作方便，易于维护管理。 6)运行噪声低，可靠性高。 7)换热设备面积大，耗钢材量大。 8)冷却水消耗量大。 9)一次性投资大于活塞式制冷机。 10)效率较低。 11)没有系列成套的产品，必须现场设计。,14,1)以热能为动力，耗电很少（仅为压缩式的35）。 2)整个机组除了功率很小的泵外，没有其他的运动部件，振动小,噪声低。 3)机器处于真空下运转，无爆炸危险。 4)冷量调节范围
4、宽。 5)对外界条件变化适应性强。 6)成套出厂，国内已有蒸气型、热水型、直燃型等系列产品。 7)制造简单，操作、维修保养方便。 8)用水作制冷剂时，只能获得5以上的冷量。 9)机组在真空下运行，空气容易漏入。 10) 冷凝和吸收过程均为排热过程，机组的排热负荷较大。,溴化锂吸收式制冷的特点,15,氨水&溴化锂吸收式制冷装置比较,16,吸收式制冷的适用场合,与燃气轮机和余热锅炉组成电、冷联供系统。,在有大量热能或余热的场合，利用热能或余热制冷，既可减少排热的热污染，又可节能，明显提高企业能源利用效率。,与热电厂联合组成热、电、冷三联供系统，实现能源梯级利用，提高能源的利用率。,在生活、工艺流程
5、中已配有锅炉，而锅炉负荷有余量时，可选配吸收式冷水机组供冷。,适用场合,17,1.1.2 制冷方法选择要点,18,各种制冷方法的适用范围,19,表1-3 制冷机类型不同时投资和运行费比较,注：1996年价格,20,1.2 压缩式制冷循环中制冷剂的选择,21,1.2.1 制冷剂选择的原则,从五个方面的要求来选择,22,表1-5 常用工质的单位容积制冷量(tc=30、te=-15),23,1.热力性质的要求,在大气压力下，制冷剂的蒸发温度要低，这是一个必要条件。 （？）,压力适中。（？）,单位容积制冷量应尽可能大。（？）,临界温度要高，凝固温度要低。,等熵指数要小。,24,2.热物理性质的要求,1
6、)制冷剂的粘度和密度应尽可能小。（？） 2)热导率和表面传热系数要高。 （？） 3)具有一定的吸水性。 4)电绝缘性能好。 5)液态的比热容要小。 6)溶解于油的性质。 7)相对分子质量。,25,3.化学性质及生理学的要求,稳定性和毒性,燃烧性和爆炸性,对材料的相容性,制冷剂对食品的影响,26,表1-6 一些制冷剂的安全性参考数据,27,表1-6 一些制冷剂的安全性参考数据,28,4.经济性的要求,显然，理想的制冷剂应价格低廉，容易获得。 对于大型和中型制冷装置，由于制冷剂充注量很大，制冷剂的价格直接涉及到一次性投资和日常运行管理费用。 因此，充注量大的系统应尽可能选择价格低的制冷剂。 实例1
7、：家用冰箱制冷剂充注量约50 - 200g。 实例2：生产性3000吨冷库制冷剂充注量可达20吨。,29,5.环境保护的要求,环境保护的要求,寿命期气候性能LCCP,变暖影响总当量TEWI,不破坏大气 臭氧层,非温室气体,淘汰由CFC HCFC,30,1.2.2 制冷剂的热力完善度,理论循环的热力完善度,根据表1-7，不同的制冷剂有一定的差别。,实际循环的热力完善度,实际循环比理论循环复杂的多，是忽略不可逆因素经过简化处理才成为理论循环。不可逆因素将使循环耗功增加。,31,影 响 不 可 逆 的 因 素,制冷剂气态和液态的粘度,制冷剂的比热容,制冷剂的表面传热系数,32,表1-7 不同制冷剂理
8、论循环的性能指标,33,大部分论文研究针对理论循环，理论循环的结论不一定适用于实际循环，注意比较的条件不同（？）。 （理论循环按运行参数相同来比较。对于实际循环，当外界条件相同时，采用不同制冷剂实际运行参数并不相同）,注意,34,1.2.3 非共沸混合制冷剂,35,图1-5 非共沸制冷剂的T-图,图1-6 非共沸制冷剂单级循环的T-s图,36,制冷剂实际应用参考资料,在国际冷藏库协会（IARW）的支持和资助下，笔者在美国普度大学留学期间，于1999年1月9月对美国和加拿大公用冷库的节能状况进行了调研。调研采用问卷调查和现场考察，共收回62份问卷，并对其中14个装置进行了现场考察。调研中获得了许
9、多重要的发现（文献11,24等）。,37,根据本次调查反馈的问卷，只有 13.4% 的系统采用卤化碳制冷剂。其它86.6%的系统采用氨作为制冷剂。其它没有使用氨的装置采用了R22, R507, 或 R404A。,该调查结果与国际冷藏库协会1998年会员指南（Directory）的美国会员的记录情况十分吻合。1998年会员指南的美国会员中，有352个冷库说明了采用的制冷剂。其中87%采用氨作为制冷剂。,美国和加拿大公用冷库中使用制冷剂的现状,38,在文献Global Cold Chain Alliance. 2008 Global Cold Chain Directory 中共有56个国家的97
10、3个冷库简介，对其采用的制冷剂进行统计，发现说明其制冷剂的有231家，其中采用氨的占已知数的90%以上（表*）。结果表明：在国内外大中型冷库中，目前采用氨制冷剂是主流。 表* 国际上大中型冷库制冷剂使用情况,39,1.3 制冷空调装置的控制方式与节能,工业制冷装置在实际运行中，热负荷变化可能很大（比较：家用制冷装置）。采用不同的控制方式对运行特性和能耗影响很大。 因此，必须采用合理的控制方式进行调节。,40,1.3 制冷空调装置的控制方式与节能,手动控制（+自动安全保护）,局部自动控制,半自动控制,全自动控制.,最佳工况自动调节,1.3.1 工业制冷装置的控制方式,41,1.手动控制（+自动安
11、全保护）,效果 =（操作者技术水平 + 工作态度）,一般而言，很难准确和及时地调控。只能保证正常运行（很难最佳运行）。（？）,42,2. 局部自动控制,制冷系统的某一部分（回路）采用自动控制。,液泵蒸发器回路（该回路调节工作量最大，对制冷效果影响最大）,局部自控定义：,常用的局部自控：,43,有三种情况： 压缩机自动开停，部分设备手动操作； 压缩机手动开机，自动停机（能量自动调节）； 压缩机手动开机，手动停机（能量自动调节）。 即： 半自动控制的定义不统一。,3. 半自动控制,44,4. 全自动控制,45,5. 最佳工况自动调节,46,图1-7 微型计算机实时闭环控制框图,47,图1-8 自动
12、控制中硬件与软件改进后的效果,48,局部自动控制。 制冷站自动控制配合局部自动控制。 空调全系统集散控制。,1.3.2 中央空调系统的控制方式,49,1.4 带辅助回路的单级压缩制冷新流程,A. 辅助回路采用不同蒸发温度 tef 对 的影响,B. 辅助回路采用不同蒸发温度 tef 对总容积流量的影响,C. 采用不同蒸发温度tef ，主回路与辅助回路容积流量之比,D. 结论,E. 发表的相关文章,源起： 带经济器的螺杆式压缩机循环,50,图1-10 新流程在p-h图,图1-9 新流程循环示意图,51,A. 辅助回路采用不同蒸发温度 tef 对 的影响,分析：先假定几种工况，再假定不同的辅助回路蒸
13、发温度tef, ，计算各种情况下的制冷系数增量。,结果表明：在所有工况下新流程制冷系数 增加，即 0 = （ 新 旧 ）/旧,52,表1-8 三种运行工况的参数(单位：),53,表1-9 不同工况下新流程制冷系数的增量(工质R717),54,同一工况下，辅助回路采用不同蒸发温度tef对 的影响不同。,同一工况下， 存在一个极大值。即辅助回路采用某一个蒸发温度时，制冷系数的增量 最大。,不同工况下， 的极大值不同。即不同工况下，新流程的制冷系数最大增量不同。压缩比大的循环增量 较大。,55,The COP increments of the new cycle under different c
14、onditions,56,B. 辅助回路采用不同蒸发温度tef 对总容积流量的影响,容积流量关系到压缩机的尺寸大小,新流程的总容积流量与旧流程的总容积流量之比 （Vs新/Vs旧） 1 （表1-10） ，即Vs新 Vs旧,即新流程的压缩机总容积流量小于旧流程 （对于新装置，压缩机的投资减少。对于现有装置的改造，不需要增加压缩机）,57,C. 采用不同蒸发温度tef 时，主回路与辅助回路的容积流量之比,Vz主/Vf辅 , 解决具体分配多少容量（%）的压缩机，作为辅助回路的压缩机。,计算结果表明： 辅助回路采用不同蒸发温度tef对Vz主/Vf辅 影响很大。当辅助回路采用某一个蒸发温度时，制冷系数的增
15、量最大时，Vz主/Vf辅 的比值太大，实际流程难以实现。,58,新流程不同情况下（Vz主/Vf辅）体积流量比,详见表1-10,59,结 论,1. 新流程的COP可增加2% 6%（对氨系统）。 2. 新流程只增加一个过冷器和一个节流阀， 投资增加少。 3. 循环的压力比越大，采用新循环的COP提 高越多。 4. 对于有多台压缩机的制冷装置，新循环较 容易实现。（？）,60,61,1.5 一次节流与两次节流的选择,两级压缩循环可以采用各种不同的方案 l. 一次节流完全中间冷却 2. 一次节流不完全中间冷却 3. 两次节流完全中间冷却 (比较：中间冷却器的不同) 4. 两次节流不完全中间冷却,62,
16、理论分析表明，两次节流的效率较高。,两种节流方式的差别可以从,和,上明显地看出,我国目前基本上采用一次节流,63,Difference of two types of intercoolers,64,A. Cycle with shell-and-coil intercooler,B. Cycle with flash-type intercooler,65,表1-11 美国公用冷库制冷装置的压缩级数及流程(62个厂),66,小 结（1）,1. 制冷方式的合理选择是制冷装置设计首先考虑的问题，因地制宜是最大限度节能的基础。,2. 吸收式制冷主要消耗热能,有废热余热时应首先考虑采用吸收式制冷。,3. 选择制冷方式考虑的要点 ：耗能形式(运行费用)适用温度
