蒸发式冷凝器应用于制冷空调的节能研究.pdf

第39卷第1期
化工机
蒸发式冷凝器应用于制冷空调的节能研究
区志江1朱冬生2刘飞龙3
(』.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室
2.华东理工大学机械与动力工程学院承压系统与安全教育部重点实验室;3.海洋石油工程股份有限公司
摘要介绍了蒸式冷器制冷机组中3种不同形式冷凝器的节能效果,以R22压縮制冷循环为例
可知冷及温度每降低IC,理论压缩拠功耗将减少2%~3%;且落发式制冷机组冷却水量比水冷式少,
节约獯环水泵能耗。将室内排风和凝结水分刷作为蒸发式冷凝器的部分送风和冷却水,可降低制冷机
组的冷凝温度,进一步达到节能目的。
关键词蒸发式冷凝器制冷空调节能佘冷
中图分类号TQ051.61
文獻标识码A文章编号02546094(2012)01-0001-04
蒸气压缩制冷机是目前应用最广泛的一种制
冷机组,冷凝器是该制冷系统中的一个重要部件,
它的好坏直接影响着制冷设备的性能。按文献
[1]分析,冷疑器火用损失要占整个空调设备火
用损失的35.5%。因此,要提高制冷系统的能效
比,需降低冷凝器能量消耗、改善冷凝器结构和强
化其传热。蒸发式冷凝器的研究起步较早
作为一种强化传热换热器,具有结构紧湊和占地
面积小的优点,蒸发式冷凝器在电厂换热中得到
一定的应用·,近年来也逐渐应用到制冷领域
图1理论制冷循琢图
中?。笔者对蒸发式冷凝器应用于制冷空调进升高时,相应的冷凝压力P增大,其制冷量q。将
行节能研究。
减少,而消耗的功率将增大,导致制冷系数
1冷凝温度对制冷性能的影
降低。因此,对于制冷机组来说,如果能应用一种
最简单的压缩制冷循环由4个热力过程组成冷凝器使得冷凝温度降低,就可以达到节能的目
(制冷剂流经每个主件将产生一次状态变化,即的。正是基于这个思路,笔者提出将蒸发式冷凝
为一个热力过程),如图1所示。
器应用制冷机组中,对制冷机组进行节能研究。
制冷系数。为:
2蒸发式冷凝器在制冷机组中的节能
(1)2.1蒸发式冷凝器对压缩机的节能
前使用的冷凝器主要有空冷式、水冷式和蒸
在冷凝温度和蒸发温度给定的情况下,制冷发式3种形式。空冷式冷凝器传热系数低,但维
系数越大,表示循环的经济性越好。对于同一台掉管理简单:水冷式冷凝器结构紧凄,传热系数
制冷机来说,当蒸发温度7。不变而冷凝温度们高,系统性能也较高,但必须配备冷却塔,增加了
亚热带建筑中央空调综合节能示范工程(2007A04020004,2007C1300161)和地下车库空调节能减排技术研究
(2009ZC13)。
本区志江,男,1987年1月生,项土研究生。广东省广州市,510640。
万方数据
化工机械
2012年
水处理费用;蒸发式冷凝器是一种融合了空冷式、2.2蒸发式冷凝器对冷却系统的节能
水冷式和冷却塔的紧凑式换热器,具有高效、节
制冷空调冷却系统中,耗电设备为水泵和风
能、节水、节地和维护费用低的优点"。当制机。据统计,水泵的耗电量占到整个建筑总耗电
冷机组的冷凝器采用不同的冷凝方式时,空冷式量的8%~16%,占整个空调系统耗电量的15%
冷凝器制冷机组的冷凝温度受周围环境的影响很
30%【6
大,夏季温度较高(约30~35℃)时,冷凝温度与
蒸发式冷凝器应用于制冷机组中,实际上可
进口空气温度之间的温差约为15℃;水冷式冷凝以看成将水冷式制冷机组的冷凝器和冷却塔组合
器制冷机组以湿球温度为基准,冷凝温度比空冷在一起,使得原来分开的制冷剂冷凝过程和水冷
冷凝器低5~10℃[日;蒸发式冷凝器制冷机组是却过程合二为一,结构紧凑。蒸发式冷凝器是利
利用空气与冷凝管外水膜周饱和空气之间的焓用水的汽化带走制冷剂蒸气冷凝过程中放出的凝
差使制冷剂冷凝,以湿球温度为基准,比水冷式低结潜热,由于水的潜热远大于其显热,所暠的循环
3~5℃11。分别取3种冷凝方式下冷凝温度水主要用于布满冷凝盘管表面。理论上,在水冷
为:蒸发式7=36℃,水冷式T'=40℃,空冷式式冷凝器中,1kg的水冷却能带走8.37~25.12k
7:"=50℃。图2表示了3种制冷机组的制冷原的热量,而1kg水在35℃的常歴下气化潜热为
理,制冷剂采用R22,有效过热度和过冷度均为2418k』。因此,考虑实际吹散损失、排污换水等,
5C,蒸发温度为5C。
蒸发式冷凝器冷却水比水冷式冷凝器的冷却水用
量少很多。由此可知水冷式冷凝器的水泵能耗大
于蒸发式的水泵能耗。
以水泵采用变颍调速为例来阐述冷却系统的
节能。图3为水泵以调速控制时流量V。与扬程
H的关系曲线(假设管路静压头为零)。
图23种冷凝方式下的制冷原理
依据图2,查R22的gp-h图,可以计算3种
冷凝方式下的理论制冷量和理论压缩功,计算结
果见表1。
表13类制冷机理论循环比较
蒸发式冷凝器水冷式空冷式
项目
图3冷却水泵的节能原理
制冷机组制冷机组泠机组
理论制冷量qo/]?kg160.100154.880143.900
图3中曲线1为泵在转速为n时的V-H性
理论压缩功??kg
2.1003.00能曲线,即水冷式制冷机组水泵转速;曲线2为泵
制冷系数
在转速为n2时的VH性能曲线,即蒸发式冷凝
单位制冷量所需压缩功
0.229
制冷机组水泵转速:曲线3为管路阻力特性曲线,
压络机节能比例/%
12.3
31.9
A和B分别为水泵在水冷式制冷机组和蒸发式制
冷机组的工况点。
由表1可知,在不考虑冷却水系统能耗的情
泵消耗的轴功率为
况下,理论上蒸发式冷凝器制冷机组相的制冷系
N,=yV-H/ァ
2)
数对于水冷式制冷机组、空冷式制冷机组来说分式中yー一流体比重
别增大15.0%和47.5%,获得相同冷量下,压缩
互一泵的效率。
机节能比例分别为12.8%和31.9%。冷凝温度
由式(2)可知,轴功率与V、H的乘积成正
每降低1℃,理论压缩机功耗将减少约2%~3%。比。因此,在工况点A(水冷式制冷机组冷却水泵
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