根据室外温度的不同,此压力处于45bar和85bar之间[点(2)]。接着,二氧化碳或者先流过热量回收装置,或直接被输送到气体冷却器,并在那里冷凝(亚临界运行)或冷却(超临界运行)。然后,制冷剂到达高压节流元件[点(3)]。高压节流元件能够在全年任何时期在最佳的能耗下调整得到
高压。通过制冷剂的膨胀,产生了一种两相混合物[点(4)],它包含液相和汽相。
图(4):用于压力、焓曲线图来表示过程控制
液体在储液器中被分离出来[点(6)],而气相[点(5)]通过下一个节流元件降压到吸入压力。通过储液器和吸入管之间的压差,液体流向制冷场所。在降压[点(7)]和蒸发后,制冷剂以过热状态流回到压缩机,这一循环也结束[点(1)]。图(4)中过程控制通过压力-焓曲线图得以更加直观的表现。与通常的制冷设备相反,在此过程控制中有三个压力区域,即高压、中压和低压区域。在全年任何时期,最佳的压力是气体冷却器出口温度的函数,而
储液器压力保持不变。与没有中压区域的超临界二氧化碳制冷方案相比,根据选择的过程控制和高压、中压区域的划分,此系统有以下优点:
?
简化了安全防范措施,因为超市内没有高压(pmax>40 bar)部件存在;
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设备大部分采用了标准化的、经证明可行的部件;
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蒸发器处阀前的压力保持恒定;
? 通过在机房内分离闪发气体,降低了流向蒸发器的制冷剂流量,从而缩小了液体管和吸入管的口径;
?
通过在两相混合物进入蒸发器时干度降低,改进了热量传递性能,并降低了压力降。
由于这种跨临界的二氧化碳并联式制冷设备的压力高,需要开发一系列的开发工作,包括高压调节阀、中压调节阀、二氧化碳冷却器,润滑油和高压压
缩机。高压压缩机是Bitzer公司新开发的产品,它是一台四缸压缩机,它的基本结构取自“Octagon C4”系列压缩机。
所有部件在前期都经过了强化试验测试。这种测试历时约2年,它包括对功率和磨损性能的考察。在一家市场首次安装这种制冷设备之前,这种测试的
目的是保证所有部件具有最高的运行安全性。
安全方面
在设计这种超临界二氧化碳组合式制冷设备时,最先要考虑的是“设备的安全性”。表面看来,高的压力(设计压力115bar)是一种挑战,但从安全技术角度看,这种高的压力相对容易对付。压缩机在高压的一侧有一个电子压力开关,它与一个单独的安全阀一道,防止一台压缩机出现过高的工作压
力。除了这种保护机构外,一个新开发的“VS3000C”装置对高压进行监控,并在需要时参与调节。
所有承受压力达40bar的部件都通过安全阀来得到保护,以防止压力过高。比如因不合理地锁闭容器或管道段而导致的压力过高。所有必须的安全阀都
在售货区域之外,与售货区域内的人们相距较远。
因为机器间空间小并且处于监控之下,如果在某个设备段发生缓慢的二氧化碳泄露,在二氧化碳的泄露量很小且远没有达到危及人们安全的浓度时,传
感器就会报警。
从根本上讲,无论是在中温和低温场合,使用二氧化碳作为制冷剂都是没有安全技术方面的问题的。但由于这种技术是一种新技术,因此必须给操作人
员作入门培训。
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杨头-
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发表于 2006-3-29 10:57 | 只看该作者
能量消耗
在并联制冷设备运行的花费方面,首先应考虑的是耗电支出。通过将R404A与二氧化碳的制冷系数进行直接对比,可以知道, 当外界温度
版主 帖子
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高时,标准制冷剂R404A具有明显的优势。但当人们考虑二氧化碳最有利的热力和热工性能时,就会出现另外的现象:
?
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由于二氧化碳具有更好的传热性能,与采用R404A相比,蒸发器的蒸发温度可提高2度。
与R404A相比,由于二氧化碳的压力高,可使吸入管内的饱合温度损失降低1开氏度。同时,能够保证将油送回到压缩机。这
样,二氧化碳压缩机在中温制冷系统中运行时,与采用R404A相比,蒸发温度可以提高3开氏度。
?
超临界过程控制的特性和气体冷却器中二氧化碳良好的传热性能,可使压缩气体冷却到接近空气温度。
? 当空气温度低时,可以使液化温度下降到约+5°C。因为二氧化碳的压力水平高,即使在这样低的温度下,二氧化碳仍然具有
相对于蒸发压力足够的大的压差。
精华 图(5)表示了采用R404A和二氧化碳作为制冷剂的制冷系统消耗的电功于制冷量的比值。此外,图中给出了中欧地区以小时计的外界空气
1 温度的累积时间。这种计算是建立在实际的压缩机数据和前面所述的二氧化碳的优点之上的。 积分
19059 威望
图(5):比较R404A和二氧化碳的能耗性能(常规冷冻、单级压缩和不带热量回收装置的直接蒸发)
0 在低的外界温度范围内,采用二氧化碳在能量利用效率上具有明显的优势。在中间温度区域直至外界温度为+26°C时,所观察的这两种制点冷剂的能量利用效率相同。当外界温度高于+28°C 时(超临界运行),情况发生转变,采用R404A的制冷设备能更为有效地利用能量。当 外界温度为+35°C时,这两种设备能耗相差为13%。为了避免当外界温度高时能量利用效率上的劣势,安装了一台采用LU-VE公司(意大利)金钱 生产的喷水系统的二氧化碳冷却器[参见图(6)]。通过洒水,可以使二氧化碳制冷设备中的气体冷却器的出口温度明显低于空气温度,这
45样就大大降低了夏季能耗,并且在温度高于+29°C时,避免了电功耗的上升[参见图(5)]。对于其他需经过冷凝的制冷剂,这种旨在节省45 ¥
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在线时间 只是考察制冷系数,还不能清楚地了解实际每年的能耗。此外,必须考虑外界温度累积时间的影响。如图(5)中所示,在一年中大部分时
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20
03为了阐述实际的年能耗,进行了一次耗时三年的详细测试。它的目的在于,通过在欧洲不同的地点安装一系列的二氧化碳中温制冷设备,将-1不同的气候条件纳入到计算中去。根据已经取得的测量数据,可以在这里说,在中温冷冻系统中,使用二氧化碳直接蒸发设备是完全现实可
? ? ?
图(6):“Megastores”商场屋顶的二氧化碳气体冷却器
费用的措施只能带来少许帮助。
间内,制冷设备在外界温度低于+28°C的状况下运行。一年中,只有很少时间的空气温度高于30度。
尽管如此,还有其他的因素会对年能耗会产生影响:
在夏季,因为售货区域内的空气温度和空气湿度上升,会导致制冷负荷的升高。 设备在白天的运行负荷高于夜晚。当外界温度较高时,制冷负荷也相应升高。 超市的建筑材料和可能安装有的空调装置会对空气温度和湿度产生影响。