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冰蓄冷工况下制冷主机COP变化原理

2024-03-06 16:47


1. 制冷的基本原理

制冷系统的基本组成:压缩机 冷凝器 膨胀阀、蒸发器

制冷系统制冷剂的基本循环:

在压缩机中压缩过程(压-焓图1-2),在冷凝器中散热过程(压-焓图2-3),节流过程(压-焓图3-4),在蒸发器吸热过程(压-焓图4-1)。

以上过程反复循环,冷冻水经蒸发器与蒸发器中制冷剂进行换热,实现系统连续制冷。

注:实际制冷循环比较复杂,存在温差损失、节流损失、过热损失等,此循环仅为制冷原理示意图,将实际制冷循环进行了简化处理。


      

图1-制冷系统的基本组成示意图                    图2-制冷系统基本循环压-焓图


2. 冰蓄冷工况下制冷主机COP变化的原理

冰蓄冷工况下相对于常规空调工况,冷冻侧循环液温度下降,即蒸发温度下降,压-焓图表示制冷循环由空调工况下的1-2-3-4-1变至1´-2´-3-4´-1´。


根据常规冷却水温度供回温度32℃/37℃,冷冻水供回水温度7℃/12℃,考虑冷凝器和和蒸发器换热温差,空调工况下制冷剂冷凝温度约tc=40℃,蒸发温度约为 te=4.5℃,此工况下制冷系统COP测算如下:

单位质量制冷量:q0= h1- h3= h1- h4=157.1 kJ/kg

单位质量功耗:w= h2- h1=25.7 kJ/kg

理论制冷性能系数: cop= q0/ w =157.1 /25.7 =6.1

注:h1h2、h3、 h4为制冷剂各状态点焓值,数据参照R22制冷剂相关状态点参数。

根据冰蓄冷工况,冷却水温度供回温度一般稍微低一些,为便于分析暂定冷却水温度也是32℃/37℃,冷冻液供回水温度-6℃/-2℃,考虑冷凝器和和蒸发器换热温差,冰蓄冷工况下制冷剂冷凝温度约tc=40℃,蒸发温度约为 te=-9℃,此工况下制冷系统COP’测算如下:

单位质量制冷量:q’0= h’1- h3=154.9 kJ/kg

单位质量功耗:w’= h’2- h’1=39.7 kJ/kg

理论制冷性能系数: cop’=q’0/ w’ =154.9 /39.7 =3.9

根据以上测算,冰蓄冷工况下,相对于空调工况,制冷主机COP变化:

Cr=cop’/ cop =3.9/6.1=0.64

实际由于压缩机形式不同、制冷剂不同、设定工况不同等,各制冷主机COP变化率Cr不同,大概范围约0.6-0.75之间,制冷量变化率与COP变化趋势相同。


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