制冷循环系统的性能分析与优化

２００　２年９月　第２ｌ卷第３期（总踟期）　制　冷　

文章编号：ＩＳＳＮ１００５—９１８０（２００２）０３—０００１—０５　

内可逆四热源制冷系统的性能分析和优化　

郑彤，陈林根，孙丰瑞　

（海军工程大学３０６教研室，武汉４３００３３）　

［摘要］在恒温热源条件下内可逆四热源吸收式制冷循环的基础上，考虑传热服从线性唯象定律，导出了　

循环的制冷率和制冷系数的基本优化关系和最大制冷率及相应的制冷系数；并通过数值计算，得出循环参　

数对循环的制冷率、制冷系数的影响。　［关键词】有限时间热力学；吸收式制冷循环；制冷系数；制冷率　

［中　图分类号］ＴＢ６１　［文献标识码］Ａ　

Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｆｏｕｒ——ｈｅａｔ——ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　

Ｅｎｄｏｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＺＨＥＮＧ　Ｔ０ｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｌｉｎ—ｇｅｎ，ＳＵＮ　Ｆｅｎｇ—ｍｉ　

（Ｆａｃｕｌｔｙ　３０６，Ｎａｖａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　４３００３３）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ａ　ｆｏｕｒ—－ｈｅａｔ—－ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｅｎｄｏｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　ｃｙｃｌｅ　ｗｉｔｈ　ａｎｏｔｈｅｒ　ｌｉｎｅａｒ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｌａｗ，ｔｈｅ　ｈｅａｔ—ｆｌｕｘ［ｉ．ｅ．，山ｅ　ｈｅａｔ—ｎｕｘＱ　△（Ｔ　）］，ｔｈｅ　ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｅｆ－　ｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｌｏａｄ．ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｌｏａｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ｐｅｒ－　ｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｙｃｌｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｓｔａｎｔ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｈｅａｔ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ　ａｒｅ　ｄｅｒｉｖｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｆｉｎｉｔｅ—ｔｉｍｅ　ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆｔｈｅ　ｃｙｃｌｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｌｏａｄ　ｏｆｔｈｅ　

第1篇

一、引言

随着全球气候变暖和能源需求的不断增长，制冷技术在我国社会经济发展中扮演着越来越重要的角色。制冷行业涉及到空调、冷藏、冷冻等多个领域，广泛应用于工业、商业、家庭等领域。为了满足人们对舒适生活和食品保鲜的需求，提高能源利用效率，降低环境污染，本文将针对制冷领域提出一系列解决方案。

二、制冷技术现状及挑战

1. 技术现状

（1）空调技术：空调技术经历了从单冷到冷暖，再到变频空调的发展过程。目前，空调技术已经相对成熟，产品种类繁多，性能不断提高。

（2）冷藏技术：冷藏技术主要包括冷库、冷藏车、冷藏柜等。随着冷链物流的发展，冷藏技术得到了广泛应用。

（3）冷冻技术：冷冻技术主要包括冷冻库、冷冻车、冷冻柜等。冷冻技术在我国食品加工、医药等领域发挥着重要作用。

2. 挑战

（1）能源消耗：制冷行业能源消耗较大，据统计，我国制冷行业能源消耗约占全社会能源消耗的10%左右。

（2）环境污染：制冷剂对大气臭氧层破坏严重，同时，制冷设备在运行过程中产生的废气、废水等对环境造成污染。

（3）设备故障率高：制冷设备运行过程中容易出现故障，影响生产和生活。

三、制冷解决方案

1. 提高能源利用效率

（1）采用高效压缩机：选用高效压缩机，降低系统能耗。

（2）优化制冷循环：优化制冷循环，提高制冷效率。

（3）使用节能型制冷剂：选用低全球变暖潜值（GWP）的制冷剂，降低制冷系统对环境的影响。 2. 降低环境污染

（1）选用环保型制冷剂：选用环保型制冷剂，减少对大气臭氧层的破坏。

（2）优化制冷系统设计：优化制冷系统设计，降低制冷设备在运行过程中的废气、废水排放。

（3）回收制冷剂：对制冷剂进行回收处理，减少对环境的影响。

3. 提高设备可靠性

（1）选用高品质制冷设备：选用高品质制冷设备，提高设备可靠性。

（2）定期维护保养：定期对制冷设备进行维护保养，确保设备正常运行。

（3）采用智能化控制系统：采用智能化控制系统，实时监测设备运行状态，及时发现并处理故障。

冰箱制冷循环的节能分析研究

摘要：随着社会经济的迅速发展，人们生活水平也在不断提升，电冰箱的出现改变的人们的生活，同时也造成了一定环境污染。在这种环境下，需要结合时代发展需要，注意节能减排，提升冰箱制冷系统的节能水平，降低实际耗电量。因此，本文主要阐述冰箱制冷系统的构成，分析冰箱典型制冷系统循环节能模式，并探究冰箱节能技术。

关键词：冰箱；制冷循环；节能

引言：冰箱是现阶段各个家庭必备的家用电器之一，为人们生活带来各种便利，然而冰箱需要依靠电能，而且24小时不间断运行。因此，冰箱的节能设计成为广大科技公司、用户的重点关注内容。冰箱的制冷系统作为决定冰箱性能的关键，也是主要的耗能点，冰箱制冷系统采用的循环形式不同，就会产生不同的节能效果。基于此，需要重点对冰箱制冷系统的循环节能进行分析，尽可能提升冰箱的节能效果。

一、冰箱制冷系统的意义及构成

（一）冰箱制冷系统意义

简单而说就是通过改变气体的容积来完成气体的压缩和输送过程！任何动力设备都需要有个原动力来做功完成，压缩机也是一样，它需要一个电动机来带动。以电为动力，带有制冷系统和隔热箱体，用来冷冻、冷藏食品或其他物品的制冷器。

（二）冰箱制冷系统的构成

主要包括压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器等器件。其中，压缩机主要是对制冷剂气体进行压缩，促使其成为过热气体，这时气体的高压高温性较强。冷凝器主要是对通过排气管传输过来的过热气体进行冷凝，将其压力强度降低，这时让其发展成为高温中压液体。节流装置主要是对制冷剂进行节流降压，让其出现一种低温低压的状态。蒸发器主要是制冷剂在通过的过程中，吸收室内空气热量，将其转换为饱和蒸汽，确保低压蒸汽和饱和蒸汽之间的有效转化，进而使压缩机在气体处理上的循环性。

二、目前在市面上典型的制冷系统及其节能的分析

（一）制冷系统

1、双循环制冷系统

双循环制冷系统引入一个分流电磁换向阀或者稳态电磁阀，主要功能为实现单个冷藏间室或冷冻间室从制冷循环中断开，单个冷藏冷冻箱可以实现冷藏或者冷冻功能的转换，选择功能的转换控制是通过换向阀或者稳态电磁阀的开闭来实现。

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-- 直冷电冰箱制冷系统优化设计探析

李刚蔡颖玲张凤林王军车景顺摘要：冷冻室蒸发器采用多层换热片的复合立体结构,在Ｓ型制冷盘管壁外侧固定套装翅片,增加冷冻室顶部和低部两个高温区制冷量。将冷冻室按1:1划分出变温室,通过其中温度传感器控制双稳态电磁阀通断实现制冷剂回路切换,将变温室按冷冻、软冷冻、冷藏使用,也可关闭。通过横、竖盘管混排结构的丝管式冷凝器设计,借助制冷系统压缩机、冷凝器、蒸发器负荷匹配及其与毛细管制冷剂流量匹配,通过防凝露管走向及位置设计、蒸发器管道位置及走向布置和回气换热器设计,研制的ＢＣＤ-186ＣＨＳ直冷电冰箱最大负荷日耗电0.39度,在变温室为节能状态时耗电在0.35度以下,最低达0.31度。关键词：热工学优化设计理论分析直冷电冰箱制冷系统1前言电冰箱发展速度很快,我国电冰箱的产量由1991年的470万台增加到2001年的1349万台,平均年增长11.1%[1]。而电冰箱的耗电量占家用电器总耗电量的32%[2],所以,节能降耗和环保是电冰箱研发工作的重要课题,而蒸发器和冷凝器的传热能力、软冷冻及变温技术优化设计则是关键因素。2蒸发器的优化设计研制采取了以下措施。第一,减小冷藏、冷冻两蒸发器的面积比差值,在总面积一定情况下,尽量加大冷藏室蒸发器的面积,采用--

-- 大内径蒸发管、增加蒸发管长度及双管并行排列结构等,保证在低温或高温环境下有最佳的开停比,从而保证在一定环境温度下耗电最少。第二,设计高效蒸发器。冷冻室蒸发器是由从上到下依次排列多个换热层片和连接所有换热层片的连接管组成的复合立体式结构[3],换热层片由多个并列Ｓ型制冷盘管构成,且在其盘管壁外侧固定套装翅片,大大增加了制冷盘管与空气间接触面积,如图1示。该蒸发器在不改变电冰箱结构情况下,大幅度增加冷冻室蒸发面积,增加冷冻室顶部和低部两个高温区制冷量,使其快速达到规定要求,缩短压缩机工作时间,大幅降低能耗。冷藏室采用导热粘接胶膜将压扁铜管紧紧粘在传热铝板上,并通过高粘合双面胶粘贴在冷藏室内胆上,增强传热效果。第三,合理安排蒸发器位置和制冷剂走向。据箱内自然对流情况,制冷剂流向采用逆流式换热,毛细管和回气管采用较长的并行锡焊或热塑工艺等,以提高换热效果。第四,通过理论计算和试验相结合方法,合理匹配蒸发器与冷凝器的传热面积,努力减小冰箱工作系数,避免过低蒸发压力和过高冷凝压力,达节能目的。3 冷凝器优化设计在优化冷凝器设计中除合理增大冷凝面积外,还应充分考虑以下几点:3.1 设计横、竖盘管混排结构冷凝器:在冷凝器内为制冷剂气液两相状态,分析冷凝器中制冷剂流态变化和内、外部换热条件,横排管冷凝器的换热系数比竖排管冷凝器增加3倍以上,为加强流体扰动,破坏流动边界层,采用横、竖盘管相结合走--