空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)的制冷劑是空氣,作為天然制冷劑,對(duì)環(huán)境無任何污染,是未來可選擇的替代制冷劑;但空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)性能系數(shù)偏低,因此對(duì)于空氣制冷系統(tǒng)而言,改善其制冷性能意義重大。更重要的是,由于空氣中的水蒸氣在渦輪中冷凝成水或結(jié)冰,這對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行危害極大。不僅要提高空氣制冷系統(tǒng)的效率,同時(shí)也要降低系統(tǒng)中空氣含濕量,對(duì)這兩方面進(jìn)行研究具有重要的理論及實(shí)際意義。
　　為了有效降低渦輪進(jìn)口壓縮空氣的含濕量,本文在原有空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)中增加了

2、高效氣水分離器,除去渦輪進(jìn)口濕空氣中攜帶的冷凝游離水,并對(duì)低溫箱進(jìn)行改進(jìn),以提高系統(tǒng)運(yùn)行的性能。試驗(yàn)臺(tái)改進(jìn)后,在不同的工況條件下,對(duì)三種回?zé)嵫h(huán)流程的空氣制冷系統(tǒng)的性能進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究,最后分析結(jié)果,得出如下結(jié)論:
　　(1)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)系統(tǒng)的制冷效率而言,壓氣機(jī)進(jìn)口壓力的升高,增大了渦輪的膨脹比,降低了渦輪的出口溫度,提高了系統(tǒng)COP和制冷量。模擬結(jié)果顯示,在二級(jí)回?zé)崃鞒滔?當(dāng)壓氣機(jī)進(jìn)口壓力由170kPa升高到2

3、00kPa時(shí),系統(tǒng)COP升高了約33％。在相同條件下實(shí)驗(yàn)值的增幅稍小,約升高了30%。對(duì)系統(tǒng)的除水性能而言,模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,壓氣機(jī)進(jìn)口壓力的升高對(duì)渦輪進(jìn)口空氣的含濕量幾乎沒有影響,但渦輪中水蒸氣的冷凝量隨著壓氣機(jī)進(jìn)口壓力的升高顯著增加,實(shí)驗(yàn)中無回?zé)岱桨赶略黾幼蠲黠@。
　　(2)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在系統(tǒng)中增設(shè)回?zé)崞骷跋鄳?yīng)的水分離器,可顯著提高系統(tǒng)制冷效率和除水性能。模擬結(jié)果表明,與無回?zé)嵯啾?二級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)中的渦輪進(jìn)口含濕量最多

4、可下降44%,而相同條件下實(shí)驗(yàn)值稍小,約為40%。同時(shí),回?zé)崞鞯脑黾右蔡岣吡讼到y(tǒng)制冷量,改善了系統(tǒng)COP。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在壓氣機(jī)進(jìn)口壓力為200kPa時(shí),二級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)的COP較無回?zé)嵯到y(tǒng)提高了約40%,相同條件下模擬結(jié)果COP的增幅約為48%。
　　(3)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)COP和系統(tǒng)制冷量均隨制冷溫度的升高而增加。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)二級(jí)回?zé)崃鞒?當(dāng)壓氣機(jī)進(jìn)口壓力為200KPa時(shí),制冷溫度從-20℃升高到-10℃時(shí),系統(tǒng)的CO

5、P從0.23升高到0.38,升高了約65%,而相同條件下的仿真結(jié)果系統(tǒng)COP僅升高了36%。對(duì)于除水性能而言,模擬結(jié)果表明,渦輪進(jìn)口空氣含濕量和渦輪中水蒸氣的冷凝量都隨制冷溫度的升高而增加。在壓氣機(jī)進(jìn)口壓力為200kPa時(shí),當(dāng)系統(tǒng)制冷溫由-25℃升高到-5℃時(shí),渦輪進(jìn)口空氣含濕量由0.927 g/kg增至1.24 g/kg,增加了約34%。
　　(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨壓氣機(jī)壓比的升高,渦輪膨脹比不斷增大且增大速率變快。渦輪的折合流