运行温度和换热特性对水冷机组能效影响的分析

　　运行温度祁换热特性对水冷虮组能效影响的分祈刘斌杨昭21.天津商学院制冷工程系，天津300134；2.天津大学热能研究所，天津300700摘要通过热力循环的分析，对冷水机组运行中的冷冻水，度和冷却水温度及换热面积和换热系数进行了探讨，并对结构参数的优化进行了讨论。结果明冷冻水温度的提高或是冷却水温度的降低能提高冷水机组效率；提高结构参数中数值较小的参数，更能有效地提高机组效率。

　　逆卡诺循环机理分析，2分别冷凝器和蒸发器的换热能力，wC，g，=ayFy，为方便讨论，假定蒸发器和冷凝器的面积及换热系数相等，则式2可转化为式3对于个实际的冷水机组循环在7中1.中7；为制冷剂的冷凝温度，为制冷剂的蒸发温度，1为冷却水的平均温度，7；为冷冻水的平均温度，两条曲线分别为冷冻水和冷却水的降温过程和升温过程。假定蒸发器的传热系数和换热面积分别为，凝器的换热系数和换热面积分别为2和尸2.考虑压缩过程为可逆绝热的等比熵压缩及冷凝过程和蒸发过程的能量平衡，可以得出以下计算式由式仞分别对尸和进行求导，可以得出7和对的影响，因此有下式2刀分2从式3中可以看出，当运行参数及结构参数定时，制冷量和能效系数成反比关系，即对定的设备及运行参数，制冷量增大时能效系数减小。以制冷量2和能效系数的乘积为优化对象，则有式6度可以提高制冷效率3 3.2结构参数变化的影响效系数随换热系数和换热面积的变化曲线，冷冻水和冷却水温度分别为9.5尤和34.5，4油贾锌梢钥闯觯，换热系数定时，随着换热面积的增大，能效系数是增大的，但是增长速率降低；当换热面积定时，提高换热系数也能增大能效系数。但是对定的机组型号，如何才能更有效地提高能效系数是为关心的。5和6分别显了按式4和5计算改变换热系数和换热面积对能效系数变化的影响，计算条件4.

　　从5和6中可以看出，当厂的值远小于值时，传热系数，弋曾大厂有利于提高能效系数。假定冷凝器和蒸发器的灸热面积均为152和换热系数为600，从85中可以查出，改变对能效系数的影响约为。0044；从6可以查出，改变尸对能效系数的影响约为0.175.从5中可以发现，随着尸值和值的比列减小，提高对能效系数的影响越来越小。以尸为2例。，为200斯，改变则能效系冷冻水温度FC从2中可以发现，冷却水温不变时，随着冷冻水下，制冷机组的制冷系数较低。以30为例，制冷系数为6.2；当冷冻水温度要求为9尤时，制冷系数为7.4.这对低温送风空调提出了要求。从空调系统的运行管理角度出发，对低温送风空调系统，只有当风机减小的消耗功与压缩机因制冷系数减小而增加的消耗功相匹配时才认为低温送风是节能的。从3可以看出，当冷冻水温不变时，随着冷却水温度的升高，制冷系数在降低。当冷却水温度为28时，制冷系数可达到9.16；当冷却水温度为37时，制冷系数为7.0，因此降低冷却水温从式7中可以看出，在本文条件下，机组实际运行时，当2值取得大时，能效系数只是个与运行参数有关的值。

　　结果讨论及分析上述讨论从内卡诺循环分析了影响能效系数的因素，下面将具体分析不同因素的影响关系。在实际运行过程中，换热器管内为制冷剂的沸腾对流或是凝结对流，对流换热系数数量级在45；而管外为加热或冷却水对流换流，对流换热系数数量级在23，并且管内外径相差较小壁薄；总热阻1按标准约为0.086，0化贾，因此在换热系数中主要考虑管外对流热阻和污垢热阻，综合考虑对水氟利昂之间的传热系数可按600贾！0计算。

　　3.1运行参数的影响下两显了按式7计算分别改变冷冻水温度和冷却水温度时能效系数的变化曲线。

　　数变化为0.013；当为6，双7改变则能效系数变化为0.0049.从6中可以发现，随着尸和，的比例增大，提高对能效系数的影响越来越小。

　　以为2002为例，当尸为改变尸则能效系数变化为0.27；当JF为25m2时，改变F则能效系数变化为12.因此在对定的机组进行改进时，要分析换热系数以和换热面积分别对能效系数的贡献，这样才能做到事半功倍的效果。

　　3.3佳运行效果从上面分析可知，对于定的机组，能效系数提高时，则制冷量相对减少。7中显了换热系数为600贾冷却水进出口平均温度为34.5冷冻水进出口平均温度为9.51时能效系数与制冷量的关系。

　　从7中可以看出，心值大时，6的值为2.5左右，并随着换热面积的增大而增大。对于这个能效值与机组实际运行时的希望值偏小，这主要是电价和冷量的价格比太高所造成的。如果在优化过程中考虑到实际的冷量价格，结果可能会不同。在实际制冷过程中，如果在，1时为了提高能效系数，采用的方法可以是改变换热面积，并使减少的压缩机消耗功与增加的换热面积引起成本上升之间达到优。以制冷量50kW为例，当换热面积为制冷系数约为6.38；换热面积为15，制冷系数约为7.51.

　　结语机组运行条件影响着机组能效系数，且影响程度不样，冷冻水比冷却水的影响程度更大些。

　　当换热面积与换热系数相比较小时，增大换热面积更能有效提高能效；反之则提高换热系数有利于提高能效。

　　严子浚。卡诺热机的佳效率与功率间的关系刀，工程热物理学报，吴沛宜，等。蒸汽座缩制冷循环的有限时间热力学分析几西安交马太，等。变温热源制冷系统有限时间热力学分析几工程热物陈林根，等。联合制冷循环的有限霎时间热力学乃。低温工程，李继坤。卡诺热栗的热力性能几科技通报，2000，166452454.

　　陈林根，等。热漏内不可逆和导热规律对制冷机优性能的影响杨昭1960，女，河北人，博士后，博士生导师。