新型制冷循环在中央机组上的应用

　　符 号

　　Pe—蒸发压力,MPa

　　Pc—冷凝压力,MPa

　　t—温度,e

　　h—焓,kJ/kg

　　M—系统总工质流量,kg/s

　　m—过冷液体的质量流量,kg/s

　　Q—制冷量,W

　　1 前言

　　目前在一些大型超市或大型冷库等中,基于节能设计的大型并联机组(简称中央机组)的应用越来越广泛(一般应用中均采用2套系统:中温系统和低温系统)。但在大多数条件下,中温机组和低温机组的负荷并不是同步的,而且由于低温工况下系统成绩系数较低,而中温机组冷量过多。因此,从中温机组引出旁通管路给低温机组液管进行过冷以提高低温机组成绩系数的新型制冷循环得到了广泛应用。新型制冷循环系统原理如图1所示。

　　2 新型制冷循环的理论分析

　　以中央机组为例进行分析比较,其循环压焓如图2所示。

　　2.1 低温机组以60000W为例进行理论分析

　　选定工况:Pe=0.054MPa;Pc=1.53MPa;t3=40℃;t1=18.3℃; t3c=0℃;额定制冷量Q=27860W;输入功率W=32000W;正常循环1—2—3—4—1,过冷循环1—2—3´—4´—1;h1=425.06kJ/kg;h3=249.686kJ/kg;h3c=200kJ/kg。

　　工质流量:

　　M_L=Q/(h1-h3)=0.159

　　取过冷度为40e时:

　　Qg=35784;ΔQ=Qg-Q=7924

　　ΔQ/Q=7924/27860=28.4%

　　可以看出,当低温机组过冷度达到40℃时,机组的冷量可增加28%左右,耗功不变。

　　2.2 中温机组以75000W为例进行理论分析

　　选取工况:Pe=0.254MPa;Pc=1.53MPa;t3=40℃;t1=18.3℃;t0=-10℃;在额定工况下,机组制冷量Q为177000W,输入功率W为85000W。

　　则换算工质流量:

　　Mm=Q/(h1-h3)=1.033

　　2.3 过冷换热器热平衡计算

　　假定换热器与外界无热交换,即Q_损=0,则Q_低=Q_中;中温系统换热器出口为饱和气体。

　　Q_中=m(h0-h3)=7924

　　Q_低=$Q=7924

　　则:m=0.052kg/s

　　m/Mm=5%

　　从以上分析可以看出,用中温机组分流给低温机组过冷时,当低温机组实现过冷度为40℃时,中温机组的冷量损失为5%左右。

　　3 模拟实验

　　3.1 实验工况

　　试验采用5500W机组作为低温机组,蒸发温度为-40℃;过冷机组采用1100W机组,蒸发温度为-5℃;低温机组蒸发压力Pe=0.054MPa;机组冷凝压力Pc=1.53MPa;吸气温度为18.3℃;膨胀阀前温度为35℃。

　　过冷实验工况是在保证其它参数不变时,开启过冷机组,降低膨胀阀前温度,本次实验膨胀阀前温度最低可以降到2℃。