A.C.Cleland公式在氨制冷循环最佳中间温度求解中的应用

    1 前言

    氨双级压缩制冷循环的中间压力,指的是中间冷却器的壳体内制冷剂的压力,对应的饱和温度称为中间温度。中间温度(中间压力)对循环的经济性、压缩机的容量、结构尺寸、功率及效率都有直接影响。因此,合理地确定中间温度(中间压力)是双级压缩制冷循环的一个重要问题。从双级制冷循环的计算出发选配压缩机,按循环的经济性最好的原则来确定的中间温度(中间压力),这个温度(压力)称为最佳中间温度(最佳中间压力)。对于最佳中间温度的确定,若采用查图表的人工计算方法,计算的速度和精度会受到很大的限制,而且需要的计算量也较大。而选用适当的氨热力性质的计算公式并编制相应的计算程序,是一种非常简便、实用的方法。

    A.C.Cleland多项式是新西兰学者A.C.Cle-land提出的,该多项式可以用来计算常用几种工质的饱和温度和压力,气态和液态的焓值,气态的比容和等熵压缩的焓差,它不仅可以满足一般的研究和工程计算,并且具有较高的精度[1]。该多项式还具有形式简洁、适于迭代计算的特点[1]。本文选用A.C.Cleland多项式来计算氨的热力参数,并编制了求解最佳中间温度的计算机程序。

    2 典型氨双级压缩制冷循环的原理及其最佳中间温度的求解方法

    双级压缩制冷循环是以氨为制冷剂的制冷循环较为常用的形式,其典型的工况为一次节流、完全中间冷却的双级压缩制冷循环[2],其流程和lgp)h图如图1所示。

    一次节流、完全中间冷却的氨双级压缩制冷循环的热力计算过程如下:

    (1)通过低压级压缩机吸入的制冷剂的体积流量

    (2)通过高压级压缩机吸入的制冷剂的体积流量

    (3)高低压级压缩机理论输气量的比值

    (4)理论制冷系数

    式中 Q0—理论制冷量,kW

    v1—低级压缩机的吸气比容,m³/kg

    v3—高级压缩机的吸气比容,m³/kg

    h0,,,h7—相应状态点的焓值,kJ/kg

    由作图法确定中间压力的步骤为[3]:

    (1)按下式求出一个中间压力近似的值p:

p=(pkp0)^1/2(5)

    式中 pk—冷凝压力,MPa

    p0—蒸发压力,MPa

    (2)根据制冷剂的热力性质表,查出与p相对应的饱和温度t,即为近似的中间温度。

    (3)在t的上、下按一定的间隔(3 ℃左右)取若干个中间温度值。