新型蒸汽压缩-喷射制冷循环

2008年第39卷第 6期 《浙 江 化 工 》 一l9一 文章编号：1006—4184(2008)06—0019—04 雹 新型蒸汽压缩 一 喷射制冷循环 叶剑飞 ，范一 ，刘诚午 ，武锦涛 3 f1_杭州格林香料化学有限公司，浙江 杭州31 1600；2．浙江车头制药有限公司，浙江 台州317321； 3．浙江大学化学工程与生物工程学系，浙江 杭州310027) 摘 要 ：详细阐述了将喷气制冷循环同蒸汽压缩制冷循环相结合的制冷循环原理，以及所采用 的喷射器的设计，并进行 了实验计算分析，说明了新型蒸汽压缩一喷射制冷循环在节能降耗方面的广 阔前景。 关键词：喷射；制冷；喷射器；空调；冰箱 O 前言 在空调器、冰箱 、冷柜等大耗能制冷设备大量使 刖的今天，如何降低此类设备的实际能耗，成了大 众十分关心的问题。目前以电能为能源的制冷设备， 大都采用以CFC或 HCFC为工作介质的蒸汽压缩 制冷循环。其循环和LgP—H图如图 l所示：工 作介质被压缩机压出成过热蒸汽，再经冷凝器以强 气流对流降温成为过冷液体 ，经节流阀节流膨胀之 后在蒸发器中蒸发并过热后进人压缩机。这种广泛 运用的制冷循环，由于其热力学效率很低 ，实际能 耗非常大。目前所使用的喷射制冷机 ，循环流程和 LgP—H：图如图 2所示 ：喷射器喷出的饱和蒸汽进人 冷凝器冷凝为过冷液体 ，一部分进人节流阀节流膨 胀 ，之后在蒸发器中蒸发，并过热后进人喷射器；另 一 部分液体由循环泵压人加热器，由废热或余热加 热成为中压蒸汽，以此巾压蒸汽作为喷射器的工作 蒸汽，在喷射器中，工作蒸汽通过喷管进行绝热膨 胀，形成一股高速气流，将从蒸发器出来的低压过 热制冷剂抽人喷射器巾，使两者做绝热混合，之后 在扩压器内增压进入冷凝器。此类喷射制冷循环大 都以废热或余热为驱动能源，而由此带来喷射器工 作蒸汽压力低 ，喷射器效率尤法提高的问题。r}__f于 驱动能源和效率低下的限制，使喷射制冷机儿法广 修回日期：2008—03—06 作者简介 ：叶剑 毪(1974一)，男，1996年毕、f 于浙江大学化 ：系 I：程硕 十学位 ，从事合成香料研发和牛产管理，在单体香料的合成、小型化．I’ 设备的设计和化一 f：清洁生产手段的实施等方面有多年研究经验。 。 。1：压缅机 2：冷凝器 3：节流阀 4：蒸发器 图 1普通蒸汽压缩循环的流程图和 LgP—H 但对比图 1l与图2，我们想到将两者的循环过 程合并为一个 ，以此来提高整个循环系统的效率 循环流程和 LgP—H图如冈 3：喷射器喷出冷凝温度 下的中乐饱和气体，其中一部分作为制冷剂进人冷 凝器，另一部分作为喷射器的引射蒸汽被吸人压缩 机，进人冷凝器的介质经过 常的冷凝一节流一蒸发 过程成为低压过热蒸汽进人喷射器 ，喷射器工作蒸 汽被压缩机瓜缩至高压，从喷射器喷嘴喷 并与制 冷剂发生混合膨胀再喷 ，肜成一个循环 这种喷射制冷循环能够大量节能的原冈在于： 制冷剂从低压剑高压的过程是混合过程 非原来 的等熵过程 ，T质只需要从蒸发温度到达冷凝温度 即可。从 P—H网上可以看出，新循环过程巾的制冷 剂节省 』，从冷凝温度到过热温度所需要的压缩机 耗能，这足本制冷循环节能的关键所在 维普资讯 http://www.cqvip.com 20 ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRY Vo1．39 No．06(2008) Lg? l：喷射器 2：冷凝器 3：节流阀 4：蒸发器 5：循环泵 6：加热器 图2普通喷射制冷循环的流程图和 L 一H图 b 1：喷射器 2：冷凝嚣 3：节流阀 4：蒸发器 5：压缩机 LgP H 图一3新型蒸汽压缩一喷射制冷循环的流程图和 L 一H 图 1理论计算 现以普通家用空调进行计算对比，介质为 1122。 循环计算中所坐的假设为： (1)离开蒸发器及冷凝器的制冷剂分别为饱和 蒸汽和饱和液体： (2)除了蒸发器和冷凝器外 ，没有其它与环境间 的换热： (3)忽略管道 、蒸发器和冷凝器中的压降； (4)制冷剂时时处于热力学拟平衡态： (5)除喷射器混合过程外，流体的热物性和速度 在横截面上是不变的；因而是一维 、均匀平衡模型； (6)在喷射器内，喷嘴和扩压管中的热力学过程 均为偏离可逆绝热过程 ，可以用保险系数来示其 偏离程度，各冲击波的作用所引起的损失均含在保 险系数中： (7)忽略喷射器人 口和出口的动能： (8，)-N缩机的效率为 100％。 表 1各状态点所对应的实际循环流程图中的位置 状态点 位置 蒸汽压缩一喷射循环蒸发器出Lf 蒸汽压缩一喷射循环喷射器 口 蒸汽瓜缩一喷射循环瓜缩机 5¨口 蒸汽』I．i缩一喷射循环冷凝器fⅡ口 蒸汽J卡缩一喷射循环蒸发器人口 蒸汽压缩循环蒸发器出口 蒸汽瓜缩循环瓜缩机f『I口 蒸汽爪缩循环冷凝器 I口 蒸汽 缩循环蒸发器人口 — 砑 述4 夏条f ，便可以对该循环进行计算 和分析。 表 2工作参数(参照目前广泛运用的各种品牌的家用柜式 空调制定) 计算中选用 CSD方程(取白文献[6])，该状态方 程通，Hj性较好，且精度较高，能够达到T程计算的 要求，其形式 PV 一 1+Y+Y 一Y 1 口 RT (1一．y) RT V+6 对比表3和表 4可以看出，蒸汽压缩一喷射制 冷循环的 COP是蒸汽压缩制冷循环热力学系数的 3．95倍。南于压缩机的能耗就等于制冷工质从蒸发 温度到冷凝温度的焓差 ，COP倩只与蒸发温度和冷 凝温度有关 ，和喷射 比儿关。冈 4和网 5分别指m 了在冷凝温度小变，和在蒸发温度小变的情况下 ． 采用 1Rl 1和 R12工质的制冷机 COP的变化趋势 、 表3蒸汽压缩一NSl,-j-$iJ冷循环的理论计算结果 维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年第39卷第 6期 《浙 江 化 工 》 一2l一 表 4蒸汽压缩制冷循环的理论计算结果 图4蒸发温度对 COP的影响 2 实验 经过我们测试 ，普通 l匹窗式空调用压缩机， 在压缩机人 口处采用高压灌人 R22制冷剂的情况 下，其出口压力可以到达 2．5MPa，所以实验用喷射 器的设计也是以这个压力为标准进行的(预设丁作 参数参见表5，测定的数据见表 6)。 从表 6的数据可以看出，新系统的功耗有大幅 度的下降，但是离理论效果差距还 比较大，归其原 因有以下几点： 图5冷凝温度对 COP的影响 喷射器内部过于细小，制造结果无法满足要求，即 喷射比和理论喷射比有较大差距 ；再者 ，喷射器的 实际工作过程不是完全的绝热过程。 b，当压缩机的实际功率超过额定功率以后，其 效率有大幅下降。 c．由于冷凝器和蒸发器的热负荷有大幅提高， 使其无法满足热负荷的要求。 喷射器的制造参数的设计计算参见文献 2。 F}1于制造工艺的限制，实际制造参数如图 6所 a．由于此空调功率较小，制冷工质流量小，使得 不。 ， ， ／ ／ ／ H／ I／ —— _ r 哥 一 —～ 吐 ／ ln l c。 ∞ 一 一 ／ ／ ／ ／ ／ ／ w＼y ／ ／古＼ ／ 寸 l ／ ／ ／ ．／ 7 l7 39 25．96 3i 15 1 2 图7喷射N-~,I造参数参考 3 结论 (1)从上述对比数据可知 ，蒸汽压缩一喷射制冷 循环的热效率，比普通蒸汽压缩制冷循环大很多， 节能效果明显。 (2)由于在相同制冷量的情况下，压缩机的耗能 降低很多，因此冷凝器的热负荷也大幅下降，减少 了此类制冷设备对环境的热污染。 (3)用增加喷射器来提高原系统的热效率的方 法， 仅适用于蒸汽压缩制冷循环，也适用于溴化 锂吸收式制冷等其他制冷循环。 (4)新循环的实现，只需对原系统流程做小幅改 动，这对于制冷设备的制造厂商和需要对原系统进 维普资讯 http://www.cqvip.com 一 22一 ZHEJIANG CHEMICAL INDUS rRY Vo1．39 No ．06(2008) 行改造的用户来说，实施方便，难度小，费用低。 (5)由于添加了喷射器，气流产生噪声较大，如 果要在家用窗式空调中使用 ，必要时，需要在喷射 器出口出安装消声装置 参考文献： [1]化学工业部化学工业设计院第十设计院编．蒸汽喷射 制冷设计手册[M]．北京 ：中国建筑工业出版社，1972． [2]吴业正-／J、型制冷装置设计指导[M]．北京 ：机械工业出 版社、2004．1． [3]E．D．Rogdakis，G．K．Alexis， Investigation of ejector design at optimum operating condition[J]．Energy Conve~ion＆ Management，2000，40：1 ． 841-1849． [4]Da—Wen Sun．Comparative study of the performance of an ejector Refrigeration cycle operating with various refrigerants [J1．Energy Conve~ion＆Management,1 999．40：873—884． [5]范晓伟，等．一种二级压缩／喷射制冷循环[J]l郑州纺织 工学院学报． [6]Sato H etc．JARef HFCs and HCFCs version 1．0，July， 1994． A New Kind of Refrigeration Circulation th Strearn Condensation and Jet YE Jian—fei ，FAN yi2，LIU Chen-wu3，WU Jin—tao (1．Hangzhou Aroma Chemical Co．,Ltd，Hangzhou 311600，Chin ；2．Zhejiang Chaffoteer Pha瑚aceutica1 Co．，Ltd ， Taizhou 317321，China；3．Chemical Engineering and Bio1ogical Engineering Department of Zhejiang University ， Hangzhou 3 10027，China) Abstract：Describe the theory of the refrigeration circulation with j et refrigeration circulati0n and steam Condensation refrigeration circulation combined ， design the jet instrument，calculate and analvsis the I．esuh of experiments，to show the wide application of this new kind of refrigeration circulation ． Keywords：jet，refrigeration；jet instrument，air-condition：refrigerator ≈ ≈ ≈ ≈ ‘ 毹 ≈ ≈ 毹 ≈ ≈ ／ 似 ，≈ ／； 瓜 ≈ ／≈ ≈ ／≈ 他 ≈ ， 粥 ≈ 。。 ≈ (上接第 4页1 The Formulate Study of 30％ Avermectin and Chlorpyrifos Microemulsion DAI Chun—fang，YANG Peng，SHEN De—long ， YANG Peng (Institute of Pesticide，Zh~iang UniVersity of Technology，Hangzhou 3 10014 ， China) Abstract．A mixture formulation ， 30％ averm ectin and chlorpyrifos microemulsion ， was reported．In orderto establ sh the appropriate technology of preparation ， the investigation selected different kinds of solvents ．coso1vent． emulsitiers and coemulsifiers，as well as testing the influence of different kinds of water to microemulsion and th e 。nang。。t the particle size of the active ingredient after high temperature stability ． The results indicate that all k nds of water aresuitable to form ulate transparent and steady microemulsion ， but harder waterto some extent has negat Ve effect on the cold～storage stability of microemulsion ， And after testing high temperature stability 。 the pan ele。 e 0t the act Ve mgredient changes smoothly ． The composition consists of Avermectin 2％ ， chlorpyfifos 28％，NMP 22·5％，butylene oxide 5％ ，ZJ-EP701G and emulsifiers of chlorpyfifos 20％ ， glyco1 3％，water l7．9％． Key words： averm ectin；chlorpyrifos：micr0emuJsion 维普资讯 http://www.cqvip.com