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图4.温度区别衍生物的会员资格作用在时间上的
图5.压缩机电动机供应电流随频率的变化
5.测试结果和讨论
几个实验性测试已经解释用模糊算法得到的节能,与传统恒温控制相比,这决定了运转在50 Hz的压缩机的开关周期。为更好模仿冷藏室工作环境,考虑了各种各样的冷却负荷。特别是,在实验性测试电暖气或水果和蔬菜都可被作为冷却负荷。 而且当冷藏门关闭时,冷藏门的周期性打开、与室外空气的热交换都导致了进一步的装载。图6显示了当冷却负荷是由于冷藏门周期性打开时的电能消耗量的对比,而该对比是用合适的电能测试方法使用模糊控制和恒温控制得到的。把冷藏室温度固定在-5℃-5℃之间,室外温度18℃,每隔20分
图6. R507的电能消耗量使用模糊控制和恒温控制 (冷却负荷→冷藏门周期性打开)
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钟打开冷藏室门5分钟得到的恒定负荷,这样的实验性测试已经实现。可以很明显观察到当冷藏室温度降低时电能消耗量升高。这归结于所有冷藏气温考虑了恒定的冷却负荷,因此到达温度-5℃的时间更长确定了更高的电消耗量。而且观察到与算法得到的节能是温控的大约10%,即使当冷藏气温减少时它缓慢的明显降低,因为在这种环境下压缩机的工作时间增加了。当冷却的负荷是由于冷藏室门的周期性打开和电暖气的出现时,在图 7显示了夏季和冬季压缩机用与R507和R407C有关的两控制系统获得的电能消耗量,这些与电暖气有关的测试都考虑了一个电力常数200 W。观察发现最佳的结果是使用与R407C有关的压缩机速度连续控制的系统,它允许适度节能,大约是考虑室外温度恒温控制的13%。特别是,在夏季的绝对电能消耗量高于冬季的5%,即使在两个季节的节能实际是相同的。在图8,使用模糊控制和恒温控制时考虑了与实际冷却负荷(可由200 kg水果、蔬菜和由冷藏门周期性打开代表)相关的电能损耗。另外,在这种情况下用R407C的模糊控制可获得最大的节能,并且大约是通过恒温控制的13%。从节能方面考虑,选择室外气温10℃的结果实际上是一样的。重要的是注意到,模糊控制系统准许达到冷藏室所需的气温并维护的在误差±1℃的在范围;
图7. R507和R407C使用模糊控制和恒温控制的电能消耗量
(冷却负荷→电暖气)
图8.夏天R507和R407C的电能消耗量与使用模糊控制 和恒温控制的冷藏气温的关系(冷却负荷→水果蔬菜)
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因为它对应于温箱的差别带,最后的值是可接受的。
与恒温控制相比,要解释用准许连续调控压缩机速度的模糊控制算法得到的节能,依靠压缩机变速的制冷工厂组分的exergetic分析已经实现了。为此,它更导致了在稳定条件下的而非过渡状态下的exergetic分析,它从压缩机速度的模糊控制获得,根据压缩机冷藏容量选择相同条件。特别是,考虑到在过渡状态下 且在稳定条件下允许正确的测量过程,制冷容量与频率30,35,40,45,50 Hz相对应。这实验性分析在夏季(冷凝器的室外温度保持在大约32℃)实现了,但近似结果在其他工作环境也得到了。特别是,在冬季的实验正确核实了冷却分析(当变化压缩机速度,横跨阀门的压缩比是低的)。
exergetic分析准许得到关于工厂在组分之中所有不可逆发行的重要信息。整个工厂的exergetic效率按比率(放射本能输入和放射本能输出之间的比率)加以评价,可表示为如下关系:
?ex?xE???x?Eoutin?xEdes?1??x?Ein------------------------------(1)
为工厂的每个组分评估放射本能毁坏的准确分析,特别是,在冷凝器毁坏的放射本能流程可表示为:
??x?Edes,co?mref(exin,co?exout,co)?Qco?co----------------------(2)
在蒸发器毁坏的放射本能流程可表示为
??x?Edes,ev?mref(exin,ev?exout,ev)?Qev?evexergetic温度降落可表示为:
---------------------(3)
??1?T0Tmt,air-------------------------------------------(4)
Tmt。air其中T0是环境温度,而由蒸发器和冷凝器决定。在压缩机毁坏的放射本能流程,
忽略与环境的热传递,可表示为:
?x??Edes,cp?mref(exin,cp?exout,cp)?Lcp-------------------------(5)
在阀门毁坏的放射本能流程可表示为:
?x?Edes,va?mref(exin,va?exout,va)-----------------------------(6)
工厂的每个设备都被评价了效率缺陷,(每个组分的放射本能流程与所需要满足过程的放射本能流程之间的比)例如电能被提供给压缩机:
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?xE?i?des,i?Lcp----------------------------------------------(7)
这组的效率缺陷与整个工厂的exergetic效率连接通过以下关系:
?ex?1???ii----------------------------------------(8)
考虑整个工厂的exergetic效率,当使用时R407C和R507,图9显示了随频率的变化exergetic效率的变化; 而且,图9也显示了蒸发量的值和电能消耗量的趋向。 把冷藏室固定在等于空气度0℃下和为每个率为30,35,40,45,50Hz的压缩机提供电流的实验已经实现。在选择的频率下压缩机可能提供的确切的冷藏容量被作为冷却的负荷(通过位于冷藏室的一些可控制的电暖气)。整个工厂的模糊效率与实际COP和工厂的可逆COP连接公式:
注意到,当压缩机速度减少时COP增加。 因而断定在减少压缩机速度,
并且因而冷却液质量流率,在冷凝器上和在蒸发器上的温度差别将是更低的,并且因而如图10显示冬季将得到更低的冷凝压力和更高的蒸发压力。在这些条件下,压缩比、空气和在蒸发器与冷凝器的制冷剂间的平均温差都降低了;因此在压缩机的能量损耗降低了,热交换器的放射本能降低了然而COP和模糊效率升高了。当压缩机速度减少,扩展阀门的不可逆性减少。当压缩机速度减少时,由于蒸发器压力升高和冷凝压力减少导致了压缩比降低。考虑模糊效率和电能消耗量,图9显示了R407C相对R507的改善,观察到是因为当压缩机速度减少时(图10) R407C有更大的冷藏容量和的更小的压缩比。然而,一个更加详细的分析在Refs报告 [36,37]。
图9. exergetic效率随R507和R407C型压缩机电动机提供频率的变化
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图10.蒸发和冷凝压力随压缩机速度的变化
要了解在冷却装置的组分毁坏的放射本能在何种程度上影响能源消耗,在图11比较显示,参考R507,位于当压缩机以50 Hz运转时和当冷却装置以30 Hz频率经营工厂每个组分的效率瑕疵之间。另外,参考图11可观察到在工厂对总放射本能毁坏的唯一组分的影响。特别是,当压缩机以30 Hz频率运行,压缩机的效率瑕疵30%是相等的 在热转换器效率瑕疵的值接近(19%冷凝器,17%蒸发器); 在阀门的效率瑕疵是更低的(10%)。由于他们的高效率瑕疵,为了增加整体工厂表现,压缩机和两个热转换器必须优选,而对阀门不可逆性的贡献是很大的。
图11.冷却装置的组分的效率瑕疵与R507冷冻剂流体的关系
要得到可获得节能的进一步确认,当使用压缩机速度的连续控制和确定在冷却装置中毁坏的放射本能的影响对能源消耗时,比较及时毁坏的放射本能在工厂中是可能的,当压缩机以50 Hz频率运转,冷却装置以30 Hz频率经营,假如蒸发容量是同样与恒温控制的测试的和那些如图 (6和8)显示的实验性测试有关。 因此,就根据exergetic效率编辑的效率瑕疵定义而论
(??1??ex) ; 得到以下等式是:
????(L50HZ?Qev/COPrev)?(L50HZ?Qev/COPrev)t30???(L50HZ?Qev/COPrev)t50?des(50HZ)t50?Ex?des(30HZ)t30Ex?des(50HZ)t50Ex