一、蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力
在工業(yè)冷水機的設計中,提高蒸發(fā)溫度將使制冷系統的壓縮比降低、功耗減少,這對節能是十分有利的。但是蒸發(fā)溫度取決于被冷卻對象,調整蒸發(fā)溫度必須以不影響被冷卻對象的制冷工藝要求為前提。
從節能的角度來(lái)講,適當地提高蒸發(fā)溫度是經(jīng)濟合理的,計算表明當用-25℃的出液溫度代替-30℃出液溫度時(shí),由于蒸發(fā)溫度升高,將節約電能達9.8%。因此,對于對溫度要求不高的情況,可以適當地提高出液溫度,用于提高制效率并達到節能的效果。
二、冷凝溫度和冷凝壓力
冷凝溫度過(guò)高,將引起壓縮機排氣壓力過(guò)高,排氣溫度升高,這對壓縮機的安全運行十分不利,容易造成事故;同時(shí)使制冷裝置效率降低,能耗增加。從節能角度,在工業(yè)冷水機設計時(shí)應適當選取較低的冷凝溫度,即配置較大的冷凝換熱面積,達到實(shí)際節能運行的目的。
從操作調節的角度,應控制冷水機組在盡可能低的冷凝溫度下運行,以提高制冷效率,降低運行費用。冷凝溫度決定于冷卻介質(zhì)的溫度、流量、流速、冷凝面積、壓縮機的排氣量以及空氣濕度、油污、水垢等影響冷凝器傳熱效率的各種因素。要使冷凝溫度盡量低,主要從兩方面入手:一是保持換熱面積的清潔,消除影響熱交換的因素,即及時(shí)除垢清洗;另一方面,就是控制冷卻介質(zhì)的流量、流速,保證冷卻介質(zhì)均勻地流過(guò)換熱面積;還要特別注意冷卻水在冷凝器中分配的均勻性。在系統設備部分負荷下運行時(shí),應特別注意同時(shí)對應控制調節冷凝系統的水泵或風(fēng)機負荷,避免無(wú)效的換熱功耗。因為制冷設備的總能耗包括了壓縮機的能耗和換熱器水泵和風(fēng)機的能耗。
三、液體過(guò)冷度和吸氣過(guò)熱度
液態(tài)制冷劑節流后進(jìn)入兩相濕蒸汽區,此時(shí)制冷劑的干度越小,其在蒸發(fā)器中氣化時(shí)的吸熱量即制冷量越大,循環(huán)的制冷系數亦越高。在一定的冷凝溫度、蒸發(fā)溫度下,采用使節流前制冷劑液體過(guò)冷的方法可達到減小節流后制冷劑干度的目的,提高制冷循環(huán)的制冷量。
通常情況下,假定冷凝器出水溫度比冷凝溫度低3~5K,冷卻水在冷凝器中的溫升為3~8K,因而冷卻水的進(jìn)口溫度比冷凝溫度低5~13K,這就足以使制冷劑出口溫度達到一定的過(guò)冷度。在臥式殼管冷凝器中,如果冷凝后的液體不立即從冷凝器的底部排出,而是積存在冷凝器內部,這部分液體將繼續把熱量傳給管內的冷卻水和周?chē)橘|(zhì),排出時(shí)便可獲得一定過(guò)冷度。
過(guò)冷度的獲得產(chǎn)生并不產(chǎn)生壓縮機耗功的增加,這就意味著(zhù)過(guò)冷度必定導致設備系統制冷系數的增加,提高制冷設備運行的經(jīng)濟性。研究計算表明,在冷凝溫度40℃,蒸發(fā)溫度5℃工況條件下,5K的過(guò)冷度,會(huì )使R22制冷設備制冷量增加4.27%,輸入功率無(wú)變化,COP值提高4.27%。同時(shí),一定的過(guò)冷度還有效防止了液態(tài)制冷劑在從冷凝器到節流閥間的管道中發(fā)生部分氣化造成制冷量下降和膨脹閥故障。
在低溫工業(yè)冷水機設備中,吸氣溫度過(guò)低會(huì )使壓縮機產(chǎn)生嚴重結霜,潤滑條件惡化。在濕沖程下,壓縮機運行的容積效率大幅降低,指示效率、機械效率及電效率均會(huì )有所減低,從而使壓縮機的COP值會(huì )有更大幅度的下降。更為甚者,濕沖程極易產(chǎn)生液擊對壓縮機產(chǎn)生致命的機械損傷。適當合理的吸氣過(guò)熱度,可以保證制冷設備更為安全可靠、高效節能地經(jīng)濟運行。
除此之外,充分利用晝夜溫差引起的夜間熱負荷降低,冷凝溫度降低及夜間低谷電網(wǎng),盡可能使制冷設備在夜間運行;在制冷環(huán)境中優(yōu)化設計均勻的氣流組織;采用多級分段制冷工藝使工業(yè)冷水機在各個(gè)時(shí)段中采用不同的運行參數,降低傳熱溫差,利用連續變溫調節時(shí)制冷系數大的原理,以不增加投資實(shí)現實(shí)際制冷凍結過(guò)程的節能也都具有較為明顯的經(jīng)濟效益。
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