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冷库集中与分散制冷模式的数学模拟及其经济效益评价

王乔  
【摘要】:采用不同的供冷方式是影响冷库经济性的主要因素之一。从供冷方式划分,制冷系统可分为集中式与分散式两种类型。在冷库系统设计时,究竟应用哪种供冷方式符合经济性要求,这方面国内外的定量研究很少。本文通过冷库集中供冷系统和分散供冷系统总成本的研究,拟提供实际冷库系统供冷方式选择时的定量计算手段。本文采用了制冷系统计算机仿真方法,通过冷库制冷系统的计算机模拟研究,获得冷库不同供冷方式成本分析的通用方法。全文的主要内容包括: 1.制冷系统各个部件数学模型的建立。压缩机模型采用全稳态模型。换热器模型对制冷剂流道内计算采用分布参数法,主要考虑各部件的系统耦合关系,忽略换热器结构形式的不同对系统的影响,这样可以大大简化换热器模型,便于系统计算。节流阀采用电子膨胀阀,其参数选择直接影响制冷系统的性能参数。本文在已知电子膨胀阀结构的条件下,模拟制冷剂流量,通过仿真计算调节实现系统制冷剂流量在各处相等,从而使整个制冷系统性能模拟接近实际情况。 2.集中供冷与分散供冷系统仿真数学模型的建立。不论是集中供冷系统还是分散供冷系统,仿真模型建立的原理都是相同的,都是基于四大部件之间进出口参数的耦合关系。集中供冷系统仿真数学模型的主要特点是压缩机可以根据蒸发器总负荷大小选择性开关不同的档位,相应的输入输出参数也随之改变。分散供冷系统的主要特点是相当于存在多个单独的小制冷系统。 3.冷库制冷系统的实验验证。在部件模拟的基础上,对冷库制冷系统进行了稳态仿真,仿真结果与实验数据吻合良好。 4.冷库系统经济性分析。采用寿命期内单位冷量总成本指标来评价冷库集中供冷与分散供冷系统的经济性,这种算法体现了不同系统在经济性上的可比性。通过分析得出:在冷库常用工况蒸发温度-18℃,冷凝器温度35℃,过热度9℃,过冷度10℃,运行成本只考虑直接运行成本条件下,冷库采用分散式供冷系统经济效益好于集中式供冷系统,并且在冷库使用初期经济效益优势更明显。 5.软件编制。利用Visual Basic 6.0程序设计语言,编制可视化冷库集中供冷与分散供冷系统成本分析软件,为进一步研究冷库成本优化问题提供快捷手段。


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