蒸汽壓縮式制冷循環(huán)

蒸汽壓縮式制冷循環(huán)vapor compressionrefrigeration system 又稱(chēng)機(jī)械壓縮式制冷循環(huán)，簡(jiǎn)稱(chēng)壓縮式循環(huán)。由壓縮機(jī),冷凝器，節(jié)流閥，蒸發(fā)器組成。壓縮機(jī)將從蒸發(fā)器來(lái)的低壓制冷劑壓縮成高溫高壓的蒸汽后進(jìn)入冷凝器,受到水或空氣的冷卻而成高壓液體。經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流成低壓液體，在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱，使冷用戶(hù)得到低溫。氣化后的低壓汽體重返壓縮機(jī)。為保障系統(tǒng)的安全，可靠，經(jīng)濟(jì),還設(shè)有其他輔助的設(shè)備，如分油器、儲(chǔ)液器、放空氣器、油泵，以及儀表,閥門(mén)和管道等。 2100433B

蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)是由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器等四個(gè)主要部分組成，工質(zhì)循環(huán)其中，用管道一次連接，形成一個(gè)完全封閉的系統(tǒng)，制冷劑在這個(gè)封閉的制冷系統(tǒng)中以流體狀態(tài)循環(huán)，通過(guò)相變，連續(xù)不斷地從蒸發(fā)器中吸取熱量，并在冷凝器中放出熱量，從而實(shí)現(xiàn)制冷的目的。

針對(duì)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能制冷效應(yīng)穩(wěn)定性和高效化難題，提出太陽(yáng)能熱能利用與蒸汽壓縮制冷循環(huán)耦合的太陽(yáng)能熱能輔助制冷新方法。與傳統(tǒng)太陽(yáng)能制冷方式相比，提高了單位太陽(yáng)能集熱面積對(duì)應(yīng)制冷轉(zhuǎn)換效率，克服了太陽(yáng)能制冷受輻射間歇性影響不能連續(xù)高效制冷的限制。項(xiàng)目研究將揭示太陽(yáng)能熱能直接作用于蒸汽壓縮制冷循環(huán)，在動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式下，輔助壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程機(jī)理；構(gòu)建太陽(yáng)能熱能驅(qū)動(dòng)吸收制冷與蒸汽壓縮制冷循環(huán)匹配耦合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行節(jié)能的優(yōu)化方案；建立基于太陽(yáng)能制冷效應(yīng)的集熱循環(huán)熱效率因子分析模型，和太陽(yáng)能熱能輔助蒸汽壓縮制冷循環(huán)涉及的集熱溫度、環(huán)境溫度和制冷溫度三熱源條件下的系統(tǒng)熱力學(xué)模型，研究系統(tǒng)變工況動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，分析獲得集熱器、壓縮機(jī)、換熱器和吸收器等部件結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)和最優(yōu)匹配關(guān)系。研究工作有望發(fā)展一種太陽(yáng)能制冷新方法，對(duì)于促進(jìn)太陽(yáng)能工程學(xué)與工程熱力學(xué)的交叉融合發(fā)展，利用太陽(yáng)能緩解夏季空調(diào)用電負(fù)荷都有積極意義。

太陽(yáng)能空調(diào)具有很好的季節(jié)匹配性，夏季太陽(yáng)輻射越好時(shí)系統(tǒng)制冷量越大，規(guī)?；瘧?yīng)用能夠有效緩解夏季空調(diào)用電負(fù)荷。但太陽(yáng)輻射能量密度較低且受天氣影響較大，太陽(yáng)能空調(diào)存在間歇性和不穩(wěn)定性等問(wèn)題；另一方面，很多場(chǎng)合太陽(yáng)能裝置安裝空間有限，一定程度上限制了其推廣應(yīng)用。提高太陽(yáng)能空調(diào)循環(huán)效率，減小集熱器安裝面積；實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)，解決其運(yùn)行穩(wěn)定性，是太陽(yáng)能空調(diào)發(fā)展的主要瓶頸。圍繞上述問(wèn)題，本文提出太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)風(fēng)冷吸收式制冷與蒸汽壓縮空調(diào)耦合循環(huán)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能空調(diào)高效化和穩(wěn)定性，利用太陽(yáng)能制冷改善蒸汽壓縮制冷循環(huán)效率，利用電驅(qū)動(dòng)蒸汽壓縮循環(huán)結(jié)合實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 本文提出了風(fēng)冷吸收式制冷與蒸汽壓縮式空調(diào)之間的過(guò)冷卻式和復(fù)疊式兩種耦合循環(huán)方式，揭示了其能量耦合機(jī)理，論證了通過(guò)耦合方式可以充分利用較低溫度水平的太陽(yáng)能熱能，拓寬太陽(yáng)能熱能的溫度利用范圍，實(shí)現(xiàn)節(jié)約壓縮機(jī)電能和提高太陽(yáng)能制冷轉(zhuǎn)換效率雙重目的。 為解決太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性問(wèn)題，本文基于吸收式與蒸汽壓縮式系統(tǒng)冷量與熱量的同步耦合方式，提出了蒸汽壓縮式熱泵驅(qū)動(dòng)溴化鋰濃度差蓄冷的新循環(huán)。新循環(huán)在蓄冷過(guò)程中除熱泵系統(tǒng)外無(wú)需其他形式的能量輸入，蓄冷過(guò)程不受環(huán)境條件影響和制約。蓄冷能量密度大且熱損小，相同的體積下可以蓄存的冷量增加且可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存。通過(guò)該循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷，保證太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行的連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性。 建立了風(fēng)冷吸收式與蒸汽壓縮式制冷循環(huán)及相關(guān)耦合系統(tǒng)的理論模型。搭建了風(fēng)冷吸收式溴化鋰制冷機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并進(jìn)行了不同運(yùn)行工況下的性能測(cè)試。在此基礎(chǔ)上提出采用絕熱閃蒸流程改進(jìn)風(fēng)冷溴化鋰吸收式制冷的新循環(huán)，避免了二次換熱損失，降低了對(duì)熱源溫度需求，從而提高COP。 在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步搭建了相關(guān)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)耦合循環(huán)及熱泵驅(qū)動(dòng)濃度差蓄冷系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果顯示，在熱源水溫為70℃-90℃之間時(shí)，復(fù)疊式耦合系統(tǒng)可以將COP由2.66提高至4.28-6.97，與蒸汽壓縮空調(diào)循環(huán)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)相比增加60.9%-162.0%。 最后，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和系統(tǒng)仿真模型，對(duì)風(fēng)冷溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化以及與太陽(yáng)能集熱器類(lèi)型的匹配進(jìn)行了分析。 2100433B