| 制冷網(wǎng)：CO2和NH3作為制冷劑的優(yōu)點(diǎn)： CO2 制冷劑 CO2屬于天然工質(zhì)，常溫下是一種無(wú)色、無(wú)味的氣體。作為制冷工質(zhì)，CO2具有許多優(yōu)勢。s*先，從環(huán)境保護的角度講，CO2的ODP為0，GWP為1，遠遠小于CFCs和HFCs的，并且在實(shí)際中所用的CO2大多為化工副產(chǎn)品，用CO2作制冷劑等于延遲了這些廢氣的排放，這對環(huán)境是有利的。因此，CO2是一種環(huán)境友好型工質(zhì)。其次，從工質(zhì)的熱物理性質(zhì)來(lái)看，CO2與制冷循環(huán)和設備相適應。這主要表現在：①CO2的蒸發(fā)潛熱大，單位容制冷量高(0℃ 時(shí)達到22．6 MJ／m )，約為傳統制冷劑的5～8倍。②CO2的運動(dòng)黏度小，并且在低溫時(shí)也非常小。③ 導熱系數高，液體密度和蒸氣密度的比值小，節流后各回路間制冷劑能夠分配得比較均勻。CO2這些優(yōu)良的流動(dòng)和傳熱性能，可顯著(zhù)縮小壓縮機和系統的尺寸，使整個(gè)系統非常緊湊。另外，CO2化學(xué)穩定，無(wú)毒無(wú)害，不可燃，高溫下也不會(huì )分解出有毒氣體，并且CO2價(jià)格便宜，容易獲取，具有優(yōu)良的經(jīng)濟性。 NH3制冷劑 NH3與CO2同屬于天然工質(zhì)，其在制冷工業(yè)中的使用直至今日已達120年之久。NH3作為制冷劑的優(yōu)點(diǎn)可以歸納為：①對環(huán)境友好，0DP=0，GWP=0。②具有優(yōu)良的熱力學(xué)性質(zhì)，其單位容積制冷量較傳統的氟利昂制冷劑大，0℃時(shí)達到4 360 kJ／ ，這就意味著(zhù)獲得相同冷量的氨制冷系統可以采用較小尺寸的壓縮機和換熱器，功率消耗也較小。③價(jià)格便宜，容易檢漏。NH3制冷劑的z*大不足之處是具有中等程度的毒性并且可燃。但由于氨有強烈的刺激性氣味，當空氣中濃度達5×10 時(shí)就能聞到。因此，一旦有微小泄漏就會(huì )被及時(shí)發(fā)現，并且這一濃度遠低于氨的著(zhù)火濃度。另外，氨比空氣輕，很容易上升從建筑物頂部逸出室外，氨溶于水，能很快被水吸收，這一性質(zhì)可用來(lái)消除空氣中的氨蒸氣，大大減少事故的發(fā)生率。100多年的歷史經(jīng)驗表明，氨的事故率是很低的。其次，氨和普通潤滑油不相溶，這給氨制冷機的潤滑帶來(lái)了困難。蒸發(fā)器須采用滿(mǎn)液式蒸發(fā)器，導致NH 的充注量增加。為了解決這一問(wèn)題，目前已研制出能溶于氨的合成潤滑油。 NH3／CO2復疊式制冷系統熱力性能分析 NH3/CO2 復疊式制冷循環(huán)的性能系數C0P與冷凝溫度、蒸發(fā)溫度以及中間溫度有關(guān)。所謂中間溫度是指高溫級的蒸發(fā)溫度和低溫級的冷凝溫度，即蒸發(fā)冷凝器的平均溫度。若低溫級的冷凝溫度降低，則低溫級的性能系數增大，而高溫級的性能系數減小。目前，國內所進(jìn)行的關(guān)于NH3/CO2復疊式制冷系統的熱力學(xué)模擬計算表明：在同一冷凝溫度和蒸發(fā)溫度下，復疊式兩級低溫制冷系統存在一個(gè)z*佳中間溫度，使系統的性能系數C0Pz*大，并且在z*佳中間溫度的±5℃范圍內，COP降低很少，這為NH，NH3/CO2復疊式制冷系統的設計與運行操作增加了彈性。當系統的蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)冷凝溫差一定時(shí)，復疊式制冷系統的COP值隨高溫級冷凝溫度的升高而減小。并且在不同的冷凝溫度下，系統的z*大COP值也不同，它同樣隨冷凝溫度的升高而減小，并且這個(gè)z*大C0P值所對應的z*佳中間溫度隨冷凝溫度的升高而升高。當系統的冷凝溫度和蒸發(fā)冷凝溫差一定時(shí)，復疊式制冷系統的C0P值隨低溫級蒸發(fā)溫度的升高而增大。在NH3/CO2復疊式制冷系統中，蒸發(fā)溫度與用冷需要有關(guān)，而冷凝溫度是由環(huán)境溫度決定的，不能輕易改變。所以蒸發(fā)冷凝器的中間溫度的確定直接影響系統效率。關(guān)于中問(wèn)溫度的選取，一般有2種方法：一是使制冷系統的性能系數z*大；二是使兩級壓縮機的壓比近似，這樣可以省功。 結論 由于C02的優(yōu)良特性，用NH3/CO2復疊式制冷系統作為低溫制冷循環(huán)工質(zhì)替代的一種解決方案具有獨特的優(yōu)勢。實(shí)驗研究表明，采用NH3/CO2作為工質(zhì)對的復疊式制冷系統，其性能系數COP與傳統的R22／R12復疊式制冷系統的接近。若再考慮環(huán)境效益，則這種制冷系統具有很強的競爭力和發(fā)展潛力。國內一些研究單位，如西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海理工大學(xué)等，都開(kāi)展了NH3/CO2復疊式制冷系統的實(shí)驗研究。相關(guān)的熱力學(xué)分析表明，在冷凝溫度和蒸發(fā)溫度一定時(shí)，系統的COP值隨中間溫度的變化而變化，且存在一個(gè)z*大值。此z*大COP值所對應的中間溫度為z*佳中間溫度。這為該復疊式制冷系統的優(yōu)化設計和實(shí)際運行提供了重要的理論基礎。相信隨著(zhù)主要技術(shù)問(wèn)題的解決，NH3/CO2復疊式制冷系統將會(huì )得到更加廣泛的應用。 |
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