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关于冷库新型负荷制冷体系的研讨

发布日期:2017-09-07 16:55:37 来源: 作者:

11船舶自复叠双温冷库的工作原理

自复叠双温冷库中制冷剂的循环过程如下所述。从压缩机出来的气态高温高压混合工质R600a/R32(见状态点2)经冷凝器向冷却介质(水或空气)放热,由于二元组分的沸点不同,在冷凝器中大部分高沸点的R600a和少量低沸点的R32先冷凝成液体,而大部分R32仍保持气态。气液两相混合工质出冷凝器后(见状态点3)进入气液分离器,富R32气体(见状态点5)和富R600a液体(见状态点4)分离。富R600a液体经节流阀节流降温降压后(见状态点6)进入高温库蒸发器,向高温库提供冷量。从高温库蒸发器出来的富R600a两相工质(见状态点7)与从低温库蒸发器出来的富R32工质(见状态点10)混合后(见状态点11)进入冷凝蒸发器吸热成为低压气体(见状态点1),然后被压缩机吸入、压缩,成为高温高压气体(见状态2点),从而完成整个循环。富R32气体在冷凝蒸发器中被冷凝成液体,富R32液体从冷凝蒸发器出来后(见状态点8)经节流阀节流降温降压后(见状态点9)进入低温库蒸发器,吸收低温库的热量完成蒸发过程,成为两相工质(见状态点10).

12船舶自复叠双温冷库的参数选择

由于船舶航行时环境温度具有一定的不确定性和不稳定性,为了在设计时简化问题,将环境温度定为40.设计工况规定如下:冷凝器出口温度45,低温库蒸发器出口温度在-35左右,高温库蒸发器出口温度在-5左右,压缩机压缩单位质量混合工质时低温库和高温库得到相同数量的冷量,冷凝器的冷却方式采用风冷。对于自复叠双温冷库,高温库和低温库的蒸发压力是相等的,因此系统的冷凝压力和蒸发压力是惟一的。

为了对系统进行模拟计算,确定混合工质R600a/R32中各组分的质量分数以及系统各点参数,我们编写了混合工质性质程序和自复叠双温冷库系统程序,计算了不同质量配比的R600a/R32对系统参数的影响。可以看出,随着R600a/R32中R600a质量分数的增加,冷凝压力迅速降低,蒸发压力发生较小变化,相应的压缩机压缩比有较大波动,系统性能系数CCOP降低幅度增大。

综合考虑压缩机压缩比和系统性能系数,初步将R600a/R32的质量分数确定为07/03,此时系统压力比为96,性能系数CCOP为11,为了进一步了解在该组分下系统的工作状态,列出了R600a/R32(07/03)系统各状态点的主要参数。

可以看出:所设计的自复叠双温冷库高温库蒸发器的进、出口温度为-108、-78,能够保证低温库维持;低温库蒸发器的进、出口温度为-413、-35,能够保证低温库维持在-30,并且压缩机对单位质量混合工质R600a/R32(07/03)做功为1034J/g,可以向高、低温库提供相等的冷量569J/g,满足了设计工况的要求。

2船舶三温冷库的流程设计

如果要将船舶储存食物所要求的温度分为3个温区,例如蔬菜类、肉类、海产品类,则船舶冷库建设需要做成一机三温的形式。

针对所设计的3个温区,可以选择给R600a/R32中加入一种中间沸点的工质R134a(标准沸点为作为自复叠三温冷库系统的制冷剂。制冷剂流程为:从压缩机出来的气态高温高压混合工质R600a/R134a/R32经冷凝器向冷却介质(水或空气)放热,其中大部分R600a冷凝成液体,制冷剂R134a和R32少量冷凝,在气液分离器1中混合工质分离成2路流出,从气液分离器1下部出来的液体(R600a占主要成分)经过节流阀1节流进入高温库蒸发器,为高温库提供冷量;从气液分离器1上部出来的气体(R134a和R32占主要成分)进入冷凝蒸发器1被从高温库蒸发器出来的制冷剂冷凝,其中R134a大部分冷凝成液态制冷剂并进入下一级的气液分离器2中进行分离,富R134a液体经节流阀2节流后进入中温库蒸发器,为中温库提供冷量;从气液分离器2出来的气体(R32占主要成分)进入冷凝蒸发器2被冷凝成液态制冷剂,经节流后进入低温库蒸发器;从低温库蒸发器出来的富R32工质与从中温库蒸发器出来的富R134a工质混合后,经过冷凝蒸发器2吸热成为气体,再与从冷凝蒸发器1出来的富R600a工质混合进入压缩机,完成整个循环。

3结论

(1)本文提出了将自复叠制冷循环应用于船舶一机多库系统,可以在相同的蒸发压力下提供不同的蒸发温度。

(2)进行了自复叠双温冷库的流程设计,通过程序计算,得到了R600a/R32不同质量配比时系统参数变化的曲线,由此确定R600a/R32的质量分数为07/03,由R600a/R32(07/03)系统各状态点的参数可以看出此时高、低温库的温度和冷量都达到了设计要求,具有可行性。

(3)为了使冷库温度更好地与食物储存温度相匹配,设计了自复叠三温冷库系统流程,为进一步研究三温冷库打下了基础。

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