经济器的节能分析经济器之所以节能,是因为它使进入蒸发器前的制冷剂过冷,使得单位质量制冷剂的制冷量增加,虽然进入蒸发器的制冷剂质量流量有所减小,但总的制冷量还是有所提高;同时,进入基元的补气压力高于压缩机的吸气压力,这部分补气不需要经过压缩机的初级压缩,与不带经济器的单级压缩相比,其压缩功相应减少,因而具有节能效果。下面通过理论计算来具体说明经济器是节能的。
制冷系数随中间压力变化的趋势图制冷系统随中间压力增比趋势图由图可以看出,中间压力对于制冷系数的提高有着重要影响,不同中间压力下的制冷系数随中间压力升高的变化呈先升高后下降的趋势,并有一极大值=4.59,该极大值对应的压力值即为最佳中间压力7.37bar.该值的理论值计算采用公式Pm=P0Pk,这与两级压缩制冷循环中间压力的选择是相一致的。
低温条件下经济器节能分析以上分析了特定工况条件下中间压力对节能效果的影响,下面主要分析一不同工况尤其是低温条件下使用经济器的节能情况。如果系统的冷凝温度保持不变,蒸发温度降低,则整个系统的制冷系数会逐渐下降,此时采用带经济器的制冷循环对制冷系数的提高具有更加明显的效果。虽然制冷系数随蒸发温度降低而呈下降趋势,但与不带经济器时制冷系数相比较,低温条件下制冷系数的增幅更为明显,节能更为显著。
制冷系数随蒸发温度的变化制冷系数的提高比例3经济器的改进和是在不考虑过冷、过热和管路阻力产生压降条件下的压焓图,而在实际的制冷循环中要考虑这些因素对制冷系数的影响。防止闪发的方法,一是增加过冷度,降低膨胀阀前制冷剂温度,二是减少总的压力损失。对于带经济器的制冷循环,由于经济器中制冷剂液体和气体处于同一压力条件下,分别为饱和液体和饱和气体,液体不可能过冷,所以必须从减少总的压力损失着手,为此,我们有必要对原有的经济器作进一步改进。
带膜结构的开式经济器是带膜结构的开式经济器,与原有系统相比减少了一个节流阀,这就相当于减少了一个压力损失部件,会提高节流阀前的制冷剂压力。新的经济器采用特殊材料和特殊设计,它分内外两层,内层管壁采用一种叫渗透汽化膜的分子膜材料,其内走制冷剂,并与原有管道相连,部分制冷剂液体通过渗透汽化膜转变为气体进入外管;外层管壁采用一般的金属材料,两层管壁之间的空间走制冷剂气体,并与压缩机补气口相连。我们称这种经济器为膜经济器。
膜的作用是渗透汽化,渗透汽化(pervoporation,简写为PVAP)是一有相变的膜渗透过程,膜上游为液体,下游透过侧为蒸汽。在另一侧以蒸汽的形式透过,并吸收内管道里液体的热量,使液体过冷。渗透汽化的机理是,冷剂在压差的作用下先选择性溶解在冷剂侧表面,再扩散透过膜,最后在膜透过侧汽化、解吸。渗透汽化的动力是膜两侧的压差,还必须提供一定热量以促进过程进行。在该膜经济器中,流过膜的液体从原有管路制冷剂吸收热量使其过冷,并在另一侧蒸发,产生的蒸汽不断被压缩机补气口抽吸,渗透汽化过程得以持续进行。
膜经济器内层管路里的液体压力变化不大,由于少了第一级节流,使得进入下一级节流阀前的制冷剂压力远高于原有经济器内的液体压力,能最大限度地保证液体不闪发,从而有效地避免了原有经济器存在的问题。渗透膜主要用来分离水和其他混合物,近年来随着工业需求,用于分离有机物的渗透汽化膜研究也得到了长足发展,并已有相关成熟的产品。设计膜经济器的关键是选择合适的膜材料,使其对常用的制冷剂具有高的选择性和合适的通量,也希望这方面的研究工作者能开发出更多、更好的产品。
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