理论教育 双级压缩优化——使用电子膨胀阀进行一级节流控制

双级压缩优化——使用电子膨胀阀进行一级节流控制

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:作为对比,参照表5.5,将12kW制热量的单级热泵系统的电子膨胀阀流通面积以及相同制热量下一级节流循环的支、主路电子膨胀阀流通面积与之的比值列于表5.7中。由式(5.1)可知,单级压缩热泵电子膨胀阀的实际流通面积将比理论计算值小,因此,双级压缩二级节流用一、二级电子膨胀阀以及双级压缩一级节流用支、主路电子膨胀阀的流通面积与单级压缩热泵电子膨胀阀流通面积的实际比值将比理论计算值大。

双级压缩优化——使用电子膨胀阀进行一级节流控制

双级压缩一级节流中间不完全冷却循环(见图2.7)与双级压缩二级节流中间不完全冷却循环(见图2.8)在实际中均有应用。相同配置的热泵系统中,理想状态(中间换热器无换热温差和压降、闪发器气液完全分离)下,图2.7所示一级节流循环的吸、排气状态和中间压力分别与图2.8所示二级节流循环的相同。一级节流循环中流经支路节流装置和主路节流装置的制冷剂质量流量分别服从式(2.34)和式(2.36)所描述的关系且携带率E=0。二级节流循环中流经冷凝器和一级节流装置的制冷剂质量流量相同,流经二级节流装置的制冷剂质量流量也服从式(2.36)所描述的关系且携带率E=0。因此,制热量相同时,理想状态下的一级节流循环和二级节流循环有以下相同之处:

1)一级节流循环中支、主路节流装置的进、出口制冷剂状态分别与二级节流循环中的一、二级节流装置的进、出口制冷剂状态相同,由式(5.2)可知,对应式(5.1)中的流量系数和入口制冷剂密度相同;

2)对应式(5.1)中的一级节流循环中支路节流装置的节流压差和二级节流循环中一级节流装置的节流压差相同;

3)流经一级节流循环中主路节流装置的制冷剂质量流量与流经二级节流循环中二级节流装置的制冷剂质量流量相同。

有以下不同之处:

1)一级节流循环中主路节流装置的节流压差为二级节流循环中一、二级节流装置的节流压差之和;

2)流经一级节流循环的支路节流装置的制冷剂质量流量仅为流经二级节流循环的一级节流装置的制冷剂质量流量乘以一级节流干度(闪发干度)。

由前述分析,结合式(5.1)和式(2.34)可推导得到,当制热量相同时,理想状态下,一级节流循环中支路节流电子膨胀阀的流通面积与二级节流循环中一级节流电子膨胀阀流通面积之比为一级节流干度(闪发干度);而一级节流循环中主路电子膨胀阀的流通面积与二级节流循环中的二级节流电子膨胀阀流通面积之比为二级节流压差与一、二级总节流压差之比的二次方根。

以双级压缩变容积比一级节流中间不完全冷却热泵循环为例,计算条件同表5.1,热泵制热量为12kW,该热泵系统的支、主路节流电子膨胀阀的流通面积按前述方法计算结果列于表5.6中。计算时,先参照表5.1计算出4kW制热量的一级节流循环中支、主路电子膨胀阀流通面积,再按照式(5.1)换算出12kW制热量的一级节流循环的电子膨胀阀流通面积。(www.daowen.com)

同样,在计算出电子膨胀阀流通面积后可以进行电子膨胀阀选型设计。

作为对比,参照表5.5,将12kW制热量的单级热泵系统的电子膨胀阀流通面积以及相同制热量下一级节流循环的支、主路电子膨胀阀流通面积与之的比值列于表5.7中。结合表5.5和表5.7可知,相同制热量下,双级压缩变容积比一级节流中间不完全冷却热泵系统的支路电子膨胀阀流通面积要远小于单级热泵系统和二级节流热泵系统,一级节流热泵系统的主路电子膨胀阀流通面积小于单级热泵系统和二级节流热泵系统。

5.6 12kW一级节流中间不完全冷却热泵系统电子膨胀阀流通面积计算表

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5.7 12kW单级热泵系统电子膨胀阀流通面积计算表

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考虑到在实际热泵系统中,单级压缩热泵冷凝器出口过冷度一般大于双级压缩中间不完全冷却热泵冷凝器出口过冷度,单级压缩热泵电子膨胀阀入口制冷剂温度降低,入口密度增大,从而流量系数增大。另外,冷凝器出口比焓减小而入口比焓增大(单压缩排气温度较高),从而单位质量制热量增大,实际质量流量比理论计算值有所减小。由式(5.1)可知,单级压缩热泵电子膨胀阀的实际流通面积将比理论计算值小,因此,双级压缩二级节流用一、二级电子膨胀阀以及双级压缩一级节流用支、主路电子膨胀阀的流通面积与单级压缩热泵电子膨胀阀流通面积的实际比值将比理论计算值大。

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