| 制冷網：CO2和NH3作為制冷劑的優點： CO2 制冷劑 CO2屬于天然工質，常溫下是一種無色、無味的氣體。作為制冷工質，CO2具有許多優勢。s*先，從環境保護的角度講，CO2的ODP為0，GWP為1，遠遠小于CFCs和HFCs的，并且在實際中所用的CO2大多為化工副產品，用CO2作制冷劑等于延遲了這些廢氣的排放，這對環境是有利的。因此，CO2是一種環境友好型工質。其次，從工質的熱物理性質來看，CO2與制冷循環和設備相適應。這主要表現在：①CO2的蒸發潛熱大，單位容制冷量高(0℃ 時達到22．6 MJ／m )，約為傳統制冷劑的5～8倍。②CO2的運動黏度小，并且在低溫時也非常小。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這些優良的流動和傳熱性能，可顯著縮小壓縮機和系統的尺寸，使整個系統非常緊湊。另外，CO2化學穩定，無毒無害，不可燃，高溫下也不會分解出有毒氣體，并且CO2價格便宜，容易獲取，具有優良的經濟性。 NH3制冷劑 NH3與CO2同屬于天然工質，其在制冷工業中的使用直至今日已達120年之久。NH3作為制冷劑的優點可以歸納為：①對環境友好，0DP=0，GWP=0。②具有優良的熱力學性質，其單位容積制冷量較傳統的氟利昂制冷劑大，0℃時達到4 360 kJ／ ，這就意味著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 時就能聞到。因此，一旦有微小泄漏就會被及時發現，并且這一濃度遠低于氨的著火濃度。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，這一性質可用來消除空氣中的氨蒸氣，大大減少事故的發生率。100多年的歷史經驗表明，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了困難。蒸發器須采用滿液式蒸發器，導致NH 的充注量增加。為了解決這一問題，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 復疊式制冷循環的性能系數C0P與冷凝溫度、蒸發溫度以及中間溫度有關。所謂中間溫度是指高溫級的蒸發溫度和低溫級的冷凝溫度，即蒸發冷凝器的平均溫度。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，國內所進行的關于NH3/CO2復疊式制冷系統的熱力學模擬計算表明：在同一冷凝溫度和蒸發溫度下，復疊式兩級低溫制冷系統存在一個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。當系統的蒸發溫度和蒸發冷凝溫差一定時，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冷凝溫差一定時，復疊式制冷系統的C0P值隨低溫級蒸發溫度的升高而增大。在NH3/CO2復疊式制冷系統中，蒸發溫度與用冷需要有關，而冷凝溫度是由環境溫度決定的，不能輕易改變。所以蒸發冷凝器的中間溫度的確定直接影響系統效率。關于中問溫度的選取，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的優良特性，用NH3/CO2復疊式制冷系統作為低溫制冷循環工質替代的一種解決方案具有獨特的優勢。實驗研究表明，采用NH3/CO2作為工質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。若再考慮環境效益，則這種制冷系統具有很強的競爭力和發展潛力。國內一些研究單位，如西安交通大學、天津大學、上海理工大學等，都開展了NH3/CO2復疊式制冷系統的實驗研究。相關的熱力學分析表明，在冷凝溫度和蒸發溫度一定時，系統的COP值隨中間溫度的變化而變化，且存在一個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化設計和實際運行提供了重要的理論基礎。相信隨著主要技術問題的解決，NH3/CO2復疊式制冷系統將會得到更加廣泛的應用。 |
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