蒸气压缩式和溴化锂吸收式制冷系统能量经济性比较

    1 引 言

    空气制冷的出现比蒸气压缩制冷要早,但由于受到当时理论、技术及制造工艺水平的限制,没有像蒸气压缩制冷那样得到广泛地应用。

    近些年来,随着空气制冷理论的发展和应用技术水平的提高,以及新工艺、新方法的应用,使空气制冷技术日趋完善,实际应用日渐广泛。目前,我国自行设计建造,采用空气制冷的各种气候环境模拟试验室(箱)已有十几个,小到18 m³,大到1 450 m³,都收到比较满意的效果。

    随着这门技术的应用和推广,人们也越来越关心其经济性问题,可以说空气制冷的经济性问题,是决定它能否在气候环境模拟试验这一领域被广泛应用的关键。本文 结合常规兵器气候环境试验的特点,就如何评价空气制冷的经济性?如何与蒸气压缩制冷机相比较?它们都适用于哪些场合?对这两种制冷方式进行全面和客观的分 析。

    2 两种制冷方式对比温度的选取

    比较两种制冷方式时,首先要明确对应的温度参数,因为衡量制冷系统经济性的重要指标)))制冷系数εk和εz(分别为空气制冷和蒸气压缩制冷的制冷系数)是随蒸发温度Tz(或室内温度To)的变化而变化。不在同一个温度下比较两种制冷方式的制冷系数是没有意义的。

    图1所示为蒸气压缩制冷的冷却流程,一般情况下制冷剂的蒸发温度Tz=To-10°C(To为室内温度)与蒸发压力是单值函数。

    图2所示为空气制冷流程。理论上,回热空气制冷循环中,膨胀端出口温度tto可达到极低的温度值。为了使室内温度均匀,常采用混合送风方式,存在送风温差,一般取送风温差to-t_to=20°C~25°C。

    图中Tk—蒸气压缩制冷后冷却器冷凝温度,°C;

    Tz—蒸气压缩制冷蒸发器蒸发温度,°C

    To—蒸气压缩制冷方式室内温度,°C

    pr—涡轮冷却器膨胀端入口压力, Pa

    tk—空气制冷流程后冷却器出口温度温度,°C

    t_to—涡轮冷却器膨胀端出口温度,°C

    to—空气制冷方式室内温度,°C

    蒸气压缩制冷中的蒸发器存在换热温差和送风温差,空气制冷亦存在混合温差,因此其对比温度不应选蒸发温度(蒸气压缩制冷)和涡轮冷却器膨胀端出口温度,而 应按达到相同室温进行比较,即取To和to一系列值,比较在相同To和to下,这两种制冷方式的制冷系数及制冷量。

    3 制冷系数及制冷量的对比

    回热空气制冷循环的T-S图如图3所示。制冷系数εks表达式(1)按文献[2]如下:

    式中ΔTs—涡轮实际温度, K;    ΔT₀—涡轮理论温降, K;

    ηky、ηkp—分别为膨胀压缩效率;    ΔT—热交换器造成的直观附加温度损失, K。