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多效冷凝制冷机组的冷凝机理与工况分析

刘晓辉  
【摘要】: 随着制冷技术的发展与广泛应用,制冷设施设备的能耗与安全问题也越来越受到专家和公众的关注。2010年两会更是将关于推动我国低碳经济发展的提案列为会议一号提案,力挺低碳经济。因此,只有节能、高效、绿色、环保的制冷设施设备才能在低碳经济时代谋取发展,赢得市场。 本文以制冷机组为对象展开研究,现有制冷机组在实际使用过程中都存在诸多问题,尤其是高能耗和故障率高的问题。因此,设计研制了一种集风冷、水冷和蒸发冷却技术为一体的新型制冷机组——多效冷凝制冷机组。 本文分析了多效冷凝制冷机组的设计创新点及工作原理,突出了机组低耗能、结构简单紧凑、便于安装、低耗材、低成本的优势。 多效冷凝制冷机组冷凝机理是非常复杂的,本文仅从热力学角度出发,分析了多效冷凝制冷机组的传热传质过程,并分析了风机风向、风量大小、水流分布、喷淋水量大小等因素对传质传热性能的影响。 建立制冷机组实验台,研制高灵敏度、裸测头的热镀锡膜铜-康铜热电偶用于多点温度测量。通过对热镀锡膜铜-康铜热电偶进行标定及多项式回归分析,表明热镀锡膜法制作的铜-康铜热电偶一致性好、拟合优度好,在-35-100℃温度范围内,其测温精度能达到±0.05℃。适于本研究快速准确的温度信号采集。 利用MATLAB软件实现制冷机组冷凝器三维温度场的分析。运用contourslice(切片轮廓线)函数可以方便的观察冷凝器任一截面的温度场,实现冷凝器内外温度分布的可视化分析。通过对比分析多效冷凝制冷机组及风冷机组冷凝器瞬态三维温度场可知,多效冷凝制冷机组冷凝效果显著优于风冷机组,制冷效率显著提高。 以10t保鲜冷库为实验监测库(库温上下限设为O-3℃,冷库相对湿度范围为60-98%RH)。在室外温度36℃左右,相对湿度为55-87%RH的条件下,对多效冷凝制冷机组进行了节能和安全高效运行实验研究。主要实验结果如 1.多效冷凝制冷机组平均每次降温用时仅0.38h,与风冷机组比较,节电46%以上。 2.多效冷凝制冷机组很好地解决了高温环境下风冷机组排气压力、排气温度过高的问题,使排气压力和排气温度分别降低了900 KPa,28.79℃,减少了机组设备损耗,节能效果显著。 3.多效冷凝制冷机组压缩机的高温结构以水分流的形式进行冷却。压缩机工作时,其汽缸盖及油位壳最高温度分别为48.14℃,36.45℃,比风冷机组分别降低了34.14℃,20.23℃,大大降低了压缩机的工作温度,有效避免了因压缩机过热而造成设备损坏的问题,为机组的安全运行提供了保障。


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