(08)第八章：蒸气压缩式制冷装置的运行与调节

©南理工动力学院·2007-2010China江苏制冷技术RefrigerationForUndergraduateStudentNanjingUniversityofSci.&Tec.余延顺[e-mail]4,2020第八章:制冷系统的运行与调节©南理工动力学院·2007-2010China江苏制冷技术RefrigerationForUndergraduateStudentNanjingUniversityofSci.&Tec.余延顺[e-mail]4,2020第十七讲：制冷系统的运行与调节RefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010主要内容蒸气压缩式制冷系统的工作特性（重点）制冷系统的运行调节制冷系统的自动控制（请自学）制冷系统的故障分析（请自学）3©南理工动力学院·2007-2010China江苏制冷技术RefrigerationForUndergraduateStudentNanjingUniversityofSci.&Tec.一、蒸气压缩式制冷系统的工作特性RefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010简单制冷系统5室内机室外机连接管压缩机气液分离器四通阀冷凝器蒸发器节流装置制冷系统主要设备（四大基本部件）RefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010制冷系统的设计–根据系统使用目的及使用环境参数确定设计工况选择最佳的部件和自动控制设备（压缩机、冷凝器、蒸发器、制冷剂流量控制机构、风机、电机及自控设备等）使各设备能力匹配–实际使用中，内部参数（te、tc)与外部参数（冷凝器、蒸发器通过介质流量、入口温度等）发生变化，其性能将如何变化？各设备是否匹配？—必须考虑的问题！6必须研究制冷系统的性能！RefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010制冷系统的性能–定义：制冷量、耗功率与外界参数间的关系–分析方法：模拟法（系统仿真）：求解各设备所构成的特征方程组（工作特性方程、能量方程、质量平衡、动量平衡、制冷剂状态方程），消除系统内在参数（Te、Tc）→运行工作性能图解法：分析系统的稳态运行性能、直接表示各参数的影响程度7RefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-20101、主要设备的工作特性制冷压缩机的工作特性–工质一定的定容量压缩机（理论排量不变）：Qe=fQe(te,tc)Pin=fPin(te,tc)Qc=Qe+P=fQc(te,tc)89221234562222789eeeccececececQcctctctctcttcttcttctt(,)eeQecQftt坐标变换RefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-201010(,)ininPecPftt221234562222789ineeccececececPddtdtdtdtdttdttdttdttRefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-201011＋(,)cceinQecQQPfttRefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010冷凝器的工作特性–冷凝器热平衡方程Qc=Gc,mCc,m(tcm,o-tcm,i)=KcFc(tc-tcm,p)tcm,p=0.5(tcm,i+tcm,o)=tcm,i+0.5(tcm,o-tcm,i)=tcm,i+0.5Qc/(Gc,mCc,m)12Qc=KcFc(tc-tcm,i)/[1+0.5KcFc/(Gc,mCc,m)]Kc、Fc、Gc,m不变时，Qc∝(tc-tcm,i)Kc、Fc、Gc,m、tcm,i不变时，Qc∝tcQc=fQc'(tc,tcm,i,Gc,m)RefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010130,,,()cFcccmcwcmcccmcQdQdQcGCdtKttdF,,,,,,,,,,,,,exp()()()1exp()ccmoccccmicmcmcmcmcmocmiRccccmicmcmccRcccmcmttKFttGCQcGCttFKFttGCKFFKFGCQc=fQc'(tc，tcm,i，Gc,m),()RccccmiQcFKFttRefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-201014,,(,,)ccQccmicmQfttGRefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010蒸发器的工作特性–对于水冷蒸发器及空冷的干工况而言，蒸发器的工作特性与冷凝器相似其工作特性公式与冷凝器类似15,,(,,)eeQeemiemQfttG,,,,,()1exp()eReeemieememeeReeememQFKFttGCKFFKFGCRefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010对于空冷蒸发器湿工况而言：同时发生能量和质量交换，推动力为比焓差（或湿球温度差）结构确定后，故制冷量16,(,,)eeQeeawieaQfttG,()1exp()eReweeawieeapaeweReweeapaQFKFttGCKFFKFGCRefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-201017,(,,)eeQeawiaQfttGRefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-20102.压缩机与冷凝器联合工作特性压缩冷凝机组（压缩机＋冷凝器）由压缩机性能曲线和冷凝器性能曲线消去冷凝温度tc18),(),(),(ceQcineccePinceQettfQPQQttfPttfQcine,,(,,)ccQccaicaQfttG压缩机冷凝器,,,,(,,)(,,)eineQecaicainPecaicaQfttGPfttG消去tcRefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010风冷式压缩冷凝机组的性能19冷凝温度（℃）(a)706050403020冷凝温度（℃）35404550556010℃50-5冷凝器排热量（KW）(b)蒸发温度A制冷量（KW）35404550556010℃50-5605040302010蒸发温度1312111098冷凝温度（℃）35404550556010℃50-5输入功率（KW）(c)蒸发温度14303025℃3540进口空气温度25℃3540进口空气温度AA’A”aa’a”蒸发温度（℃）制冷量（KW）-10-5015105102030405060冷凝器进口空气温度25℃303540(a)冷凝器风量一定(10800m3/h)蒸发温度（℃）输入功率（KW）-10-50151058910111213冷凝器进口空气温度冷凝器风量一定(10800m3/h)25303540℃14(b)图7-5压缩－冷凝机组的性能图（二）消去tc消去tcA’a’A”a”,,(,,)(,,)eineQecaicainPecaicaQfttGPfttG25℃353040进口空气温度叠加RefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010关于压缩-冷凝机组的结论压缩冷凝机组的性能取决于COM和CON的性能结构一定的压缩冷凝机组，其性能与Gm、tcai及te有关（性能标定时，必须规定冷却介质的入口温度和系统的蒸发温度）使用中，因下列因素造成冷凝器传热面积与传热系数降低，机组冷凝温度升高、性能下降–传热系数减小集尘、结垢、油膜；冷却介质流量减小等–传热面积减小冷凝器存液过多；存在不凝性气体等20RefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-20103.制冷系统的联合工作特性制冷机组（压缩机＋冷凝器＋蒸发器）（压缩机+冷凝器性能曲线）＋蒸发器性能曲线消去蒸发温度te21,(,,)eeQeeawieaQfttG,,,,(,,)(,,)eineQecaicainPecaicaQfttGPfttG压缩冷凝机组蒸发器,,,,(,,,)(,,,)eineQcaieawicaeainPcaieawicaeaQfttGGPfttGG消去teRefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-201022蒸发温度（℃）制冷量（KW）-10-5015105102030405060冷凝器进口空气温度25℃303540(a)冷凝器风量一定(10800m3/h)蒸发温度（℃）输入功率（KW）-10-50151058910111213冷凝器进口空气温度冷凝器风量一定(10800m3/h)25303540℃14(b)图7-5压缩－冷凝机组的性能图（二）蒸发器进口空气湿球温度蒸发器风量一定(6800m3/h)242220181624221816℃20℃蒸发器风量一定(6800m3/h)蒸发器进口空气湿球温度（压缩机＋冷凝器)（压缩机＋冷凝器）＋蒸发器蒸发器进口空气湿球温度（℃）制冷量（KW）(a)1416182022242625303540455025℃303540冷凝器风量10800m3/h蒸发器风量6800m3/h冷凝器进口空气温度蒸发器进口空气湿球温度（℃）输入功率（KW）(b)141618202224269101112131425℃303540冷凝器风量10800m3/h蒸发器风量6800m3/h冷凝器进口空气温度消去te消去teRefrigerationForUndergraduateNanjingUniversityofScience&Technology©南理工动力学院·2007-2010制冷系统