-100℃單級壓縮自動復疊制冷裝置的性能實驗

趙光偉

(哈爾濱商業大學能建學院,黑龍江哈爾濱 150028)

-100℃單級壓縮自動復疊制冷裝置的性能實驗

趙光偉

(哈爾濱商業大學能建學院,黑龍江哈爾濱 150028)

實驗裝置的測試分析是驗證單級壓縮自動復疊制冷系統能否達到-80～-120℃的必須步驟。通過對實驗數據的測量分析,驗證該裝置更符合在實際應用中的各項要求,運行安全可靠性能。

復疊制冷裝置 蒸發器 吸排氣壓力

1 實驗裝置各測量點溫度紀錄

考慮到新型循環中增加了換熱盤管,以及蒸發返流在循環中換熱效率的提高,有可能進一步減少R23對R134a冷量的需求,R14對R23冷量的需求,我們在實驗中調整了混合制冷劑的配比:R14:R23:R134a=3.3:3:3.7進行實驗。

為了研究實驗裝置各點溫度分布情況,在實驗裝置的主要部位上布置了溫度測點,各測量點具體位置及各測量點的內容如圖1、2所示。

2 蒸發器的降溫曲線

如圖-3所示,紅色曲線表示的蒸發盤管的供液溫度,黑色曲線表示的是蒸發盤管回氣溫度,之所以回氣溫度比供液溫度低,因為本實驗沒有凍結實物,而是將蒸發器暴露在空氣中,從而導致供液口R14蒸發量小所造成的。由圖可知,在實驗裝置運行的前25分鐘內,蒸發器的溫度下降的速率很大;在實驗裝置運行0.5～2小時之間,蒸發器的下降速度變小;實驗中觀察到,蒸發器能夠在2小時內降到最低的溫度值,并且運行平穩,蒸發器蒸發溫度穩定。系統在此時的電流為6.8A,由其中U=380V,I=6.8A,經計算,壓縮機的實際消耗功率P=3132W。

圖-1 測量點位置

圖-2 測量點內容

圖-3 蒸發盤管降溫曲線圖

圖-4 R23制冷工質的蒸發曲線圖

R134a與R23的溫度變化趨勢相似,圖-4為3號分離罐內R23制冷工質的蒸發溫度曲線圖,從圖中可以看出,當運行10分鐘后,R134a工質首先被冷凝出來,從1號分離罐的罐底經過節流在蛇形盤管內蒸發,之所以溫度比預先計算的低一些,主要因為冷卻水的溫度過低,冷凝了少量的R23制冷工質。R23在開機25分鐘以后趨近穩定,最低蒸發溫度達到-74℃。

3 系統吸、排氣壓力隨運行時間變化情況

如圖5為系統的吸、排氣壓力隨運行時間的變化曲線圖。當系統啟動時,壓縮機的排氣壓力在很短時間內迅速從2.0Mpa上升2.4Mpa,并緩慢達到最大值2.7Mpa,吸氣壓力也迅速上升從0Mpa升至0.7Mpa,隨后,排氣壓力和吸氣壓力逐漸降低。從圖中可以看出,隨著系統的正常運行,系統排氣壓力基本穩定在1.9MPa左右,而系統的吸氣壓力在也穩定在0.16Mpa左右。

4 結語

在開機100分鐘左右壓力突然上升排氣壓力下降,主要原因是在設備運行當中人為的切換了R14的毛細管所造成的,此時蒸發器的低溫溫度顯示為-102.5℃,排氣壓力維持在2.16Mpa,吸氣壓力維持在0.09Mpa。由于采用了板式換熱器來代替水冷式冷凝器,使得本實驗設備的冷凝溫度有了明顯的降低,當蒸發溫度一定時,冷凝溫度下降,單位容積的制冷量qv增大,壓縮機的耗功功率w0卻減少,制冷系數增大,所以降低排氣壓力對制冷系統來說是有利的一面,也是節能的一種方式。

圖-5 系統壓力變化圖

黑龍江省教育廳科學技術項目:《多種混合工質自動復疊高效分離技術研究》項目編號:12531166。作者簡介:趙光偉,熱能與動力工程。