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CO_2-NH_3低温复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环的热力学分析与比较

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-06-11  浏览次数:53308
技术应用讯:在工业和商用356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线系统的应用中,如果要求356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线温度较低时,采用通常的蒸汽压缩式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环很难达到要求。因为当蒸发温度和冷凝温度相差很大时,找不到一种356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂既满足冷凝压力不太高又满足蒸发压力不太低的要求。
   在工业和商用356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线系统的应用中,如果要求356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线温度较低时,采用通常的蒸汽压缩式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环很难达到要求。因为当蒸发温度和冷凝温度相差很大时,找不到一种356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂既满足冷凝压力不太高又满足蒸发压力不太低的要求。如果冷凝压力过高,为了保证足够的强度,冷凝器和高压管道的壁厚均需要增加,结果使356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线机笨重庞大。如果蒸发压力过低,由于低压部分在真空下运行,增加了空气漏入系统的可能性,同时由于级压比增大,使压缩机输气系数降低。而且蒸发压力过低时,吸气状态下356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂的比容增大,使压缩机尺寸增大。另外,对于使用氨活塞式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线压缩机的循环,压缩比一般不能超过10,吸气压力不能低于0.015MPa,如果要达到更低的蒸发温度,即使级数再多也无能为力。如果改用沸点低的356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂,虽然蒸发压力可不低于。

015MPa,但其冷凝压力太高,接近临界压力,此时循环的节流损失很大。因此,应用单一的低温356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂的循环是不利的。

当356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线温度很低时,可以采用复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线系统。

它既能满足在较低蒸发温度下蒸发时合适的蒸发温度,又可以满足在环境温度下冷凝时适中的冷凝压力。由两个单级压缩356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线系统组成的复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线系统通常采用R22和R13作356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂,蒸发温度可达不仅破坏大气臭氧层,而且会产生严重的温室效应。

根据1987年9月的“蒙特利尔协定”和1992年哥本哈根修正案,R13目前已限制使用,R22的使用期限到2030年。因此,需要采用新的356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂替代系统,以满足低温356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线的需要。经实践证明,人工制造的物质与自然状态偏离得越远,对自然和人类造成的危害就越大。从对环境的长期完全来看,应尽量避免使用那些最终会排放到生物圈中的非自然工质,重新起用自然工质是一种非常安全的选择。从九十年代起,欧洲率先发起使用“自然工质”的运动。已故的老国际356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线学会主席,挪威的G.Lorentzen在1989~1994年期间发表多篇论文,大力提倡使用自然工质,包括氨、碳氢化合物和C02.美国、德国和挪威等国学术研究和商业推广齐头并进,我国学者近年来也开始了自然工质的研究。

使用C02作为可挥发的冷媒卤代烃相比有很多优势,如管路尺寸较小、荥能耗低、换热效率高以及没有腐蚀问题等,因此目前已被应用于商用356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线系统和船用356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线系统中。将C02 -NH3用于复叠式低温356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环的方案,在1932年,W.R.Kitzmillei曾提出,但随着氟里昂的推广应用,C02-NH3复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线并没有得到发展。在C02-NH3低温复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环系统中,C02用作低温级356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂,高压级用NH3作356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂。与其它低压356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂相比,即使处在低温C02的粘度也非常小,传热性能良好,因为利用潜热,其356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线能力相当大。例如。PettereenA.和A.akbsen的研究表明,与NH3两级系统相比,低温级采用C02,其压缩机体积减小到原来的1/10,C02环路可达到-45~ -scrt的低温,而且通过干冰作粉末作用可降低到-80.目前,欧洲在超市中已建立了几个这种用C02做低温356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂的复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线系统,运行情况表明技术上是可行的,这种系统还适用于低温冷冻干燥过程。

2co2、nh3的物性特征分析表1给出了co2、nh3与目前常用356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂对比的重要性能特征。

表1356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂性能比较性质空气中的燃烧极限摩尔质量  氨已被使用达120年之久而至今仍在许多国家的大型工业系统中应用。其优点是ODP=0、GWP=,具有优良的热力性质,价格廉且容易检漏,是当今自25KW起的采用往复式或回转式压缩机的标准356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线装置中最有生命力的356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂,在适宜的机器设备中甚至更小容量的氨356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线机也已逐渐推向市场,新设计的系统中所需氨的充灌量已大为减小,系统的―16―密封性能有较大的改进。人们对氨考虑更多的是氨的安全性,主要是毒性和可燃性,其次是具有刺鼻的气味。实际上它的毒性只有氯气的1/10~1/50;其着火极限为15.5%(容积比),比通常的烃类和天然气高3~7倍,而燃烧热却比它们少一半左右。100多年的历史经验表明,氨的事故率是很低的。一项最近的调查表明,氨的事故率至多是和卤化物一样的。由于氨有强烈的刺激性气味,实际上氨蒸气在空气中的浓度达5PPm时,已能闻到,这比眼睛和喉受到刺激的浓度低5 ~10倍,因此一旦有微小的泄漏就会被及时发现,而这一浓度远低于氨的着火浓度。另外,氨比空气轻,很容易上升从屋顶逸出室外,当氨和水接触时,能很快被水吸收,这一性能可用来消除空气中的氨蒸气,大大减少了事故的发生。

尽管如此,通过近几年的研究和开发,新型氨356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线系统已较有效地解决了上述问题。将氨356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线机设置在公共建筑内,单位356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线量氨的充灌量不得超过0.1 ~0.15kg/kW,而且需要有可靠的报警系统和氨清除系统。由于氨和普通润滑油的不溶性,给氨356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线机的润滑带来了困难。为扩大氨的应用范围,主要的研究任务应是开发气体冷却的半封闭或全封闭压缩机,目前已研制出能溶于氨的合成润滑油,并且需要有能耐氨和该种润滑油的铝导线和绝缘材料。

3co2-nh3复叠式低温356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环的热力学分析0-NH3复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环由两个单级循环叠加而成,0用作低温级356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂,高压级用NH3作356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂,其流程如所示。为该356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环的T-S图,图中1-2-3-4-5-1为低温部分(CQ2)的循环,6-7 -8-9-10-6为高温部分(见)的循环。由于的蒸发和0的冷凝同在一个“冷凝蒸发器”中完成,并且这一设备与环境是用隔热材料隔热的,因此NH3的蒸发热量等于0的冷凝热量,且传热温差At= 5=1:~8.理论循环计算如下:CQz-NH3复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环的T -S图若低温部分co2的质量流量为,356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线量为冷凝蒸发器的热负荷Qkl为:高温部分NH3的质量流量mH为:由于高温循环部分在环境温度下冷凝,可以取冷凝温度=40,取冷凝蒸发器的传热温差At=6t,在一定的蒸发温度下,循环的COP随低温循环的冷凝温度U变化而变化,且存在一个最大值,如所示,当蒸发温度为-50时,约为-15时得到最大C0P值。对于冷凝蒸发器而言,温度低时,低温级循环C0P升高,而高温级C0P降低,反之亦然,故有最佳值存在。

给出了随蒸发温度的不同,最优“得到最大C0P值的的变化趋势。蒸发温度越低,最优u也越低,大致呈线性变化。从、可以看出0 -NH3的最佳质量流量比随蒸发温度的升高而升高,最大C0P也随蒸发温度的升高而升高。

3.3与其它工质系统的比较-NH3复叠式循环的最佳质量流量比远远大于R13-R22复叠式循环,如,但由于C02的运动粘度低,可以满足要求。经分析计算,C02-NH3复叠式循环的理论COP高于R13-R22复叠式循环,如。从、可知,NH3 -NH3复叠式循环的最优低温部分冷凝温度高-NH3复叠式循环,且NH3 -NH3复叠式循环的理论COP也略高于C02 -NH3复叠式循环。但对NH3工质,如果要获得较低的温度,其相应的蒸发压力很低,对应的比容很大,需要压缩机的排气量很大,一般压缩机难以适应这一要求。而且,如果考虑到容积效率的话,其COP与理论值相比会降低很多。而C02在低温时的压力较篼,比容变化并不大,所以作为低压级循环更具优势。

4结论对用于低温条件的356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环工质替代是一个有待解决的问题,而使用自然工质是必然趋势。由于co2的优良特性,它具有作为复叠式循环系统低温部分356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线剂的独特优势。

-NH3复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环的热力学分析,可以看出在一定的蒸发温度下和传热温差下,该循环存在最优的冷凝蒸发温度和最优C02 -nh3质量流量比。

-NH3两种复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环的比较,发现该循环的质量流量比均大于其它两种循环,其理论COP值小于NH3 -NH3循环,而大于R13-R22循环。但由于(:02低温比容变化不大,而且运动粘度小,其实际效率较高。

-NH3复叠式356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线循环在-40——50蒸发温度范围进行了分析,因为C02的凝固点为-56.55,如需要更低的温度,则要考虑干冰的粉末作用。对于C02 -NH3复叠式低温356bet买彩票安全_356bet验证地址_356bet手机在线系统,在系统结构和工艺方面都有待于进一步的研究。
 
 
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