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制冷百家免费学习平台 门户 制冷原理

超低温空气源热泵的原理:喷气增焓的原理与基本热力计算

2021-4-26 06:35

点击图片下载:《翅片式换热器设计与仿真课程资料》一、喷气增焓的原理:1什么是喷气增焓1、喷气增焓主要指的就是喷气增焓的压缩机,在压缩机中间多了一个吸气口,从过冷器回来的气态制冷剂进入该吸气口达到压缩机的 ...

点击图片下载:《翅片式换热器设计与仿真课程资料》

一、喷气增焓的原理:


1什么是喷气增焓


1、喷气增焓主要指的就是喷气增焓的压缩机,在压缩机中间多了一个吸气口,从过冷器回来的气态制冷剂进入该吸气口达到压缩机的中间腔,从而降低中间腔的温度。

2、系统增加主要包含:喷气增焓压缩机、经济器(闪蒸器);其余部件同普通制冷系统。

3、通过产生蒸汽来冷却主循环的制冷剂,蒸汽就是从第二个吸口进入压缩机的(直接进入压缩机的中间腔),其压缩过程被补气过程分割成两段,变为准二级压缩过程。

4、喷气降低排气温度,同时降低其排气过热度,减少冷凝器的气相换热区的长度,增加两相换热面积,提高冷凝器的换热效率,当蒸发温度和冷凝温度相差越大会产生越好的效果,所以在低温环境下效果更明显。


2喷气增焓的过程


喷气增焓压缩过程可分3步:


1、压缩机吸入状态1的蒸汽,被封闭压缩到状态a;

2、腔内状态a的原有气体与通过补气口进入压缩机工作腔的气体混合,随后边补气边混合边压缩,直至工作腔与补气口脱离,这时工作腔内的气体状态由补气前的状态a变为补气后的状态b;

3、工作腔与补气口脱离后,其内的气体从状态b 被封闭压缩到状态2。

3喷气增焓系统图


下面我们来看看喷气增焓的系统图:


1、闪蒸器系统:

制冷剂流程:


压缩机排气—四通阀—冷凝器—闪蒸器——节流结构(压缩机喷射口)—蒸发器—压缩机吸气口


经济器系统原理图与压焓图:

压缩机排气—四通阀—冷凝器—(节流结构)经济器——节流结构(压缩机喷射口)—蒸发器—压缩机吸气口;


闪蒸器系统与压焓图

从冷凝器出来后的高压制冷剂液体分为两路:制冷回路和补气回路。其中,2′-4 为冷凝过程,4-6 为绝热节流过程,6-7 为补气吸热蒸发过程,6-4′为制冷剂蒸气冷凝放热过程,4′-5′为制冷剂蒸气绝热节流过程,5′-1 为制冷剂蒸气蒸发吸热过程,1-8 为压缩机的压缩过程,8-9-7 为制冷蒸气与补气蒸气混和过程,9-2′为压缩过程。

2、经济器系统

制冷剂流程:


压缩机排气—四通阀—冷凝器—(节流结构)经济器——节流结构(压缩机喷射口)—蒸发器—压缩机吸气口


4喷气增焓压焓图的展示


我们先来看看普通制冷循环的压焓图:

制冷循环过程:

压缩——冷凝——节流——蒸发


再对比来看看喷气增焓的压焓图:

制冷循环过程:

压缩——冷凝——一次节流(进喷射口)——二次节流——蒸发


通过对比,我们可以看出:

喷气增焓比普通的循环多了一次节流进压缩机喷射口的过程。


5喷气增焓的优点


1、提高制冷量


从压焓图上我们可以很简单的看出,喷气增焓的单位制冷量高于普通的制冷循环;增加的制冷量来自于二次节流产生的焓差


2、低温运行稳定


喷气增焓还有一个好处,就是可以降低排气温度;尤其是在低温运行时,压缩机的压比比较大的时候,排气温度此时就会很高。

如果开启了喷气增焓模式,低温气态的制冷剂直接进入中间腔,降低压缩机内部的温度,从而降低压缩机出口的排气温度,提高制冷系统的运行稳定性。


二、喷气增焓热力计算:


方法一:Excel与Refprop结合做热力计算:


我们以闪蒸系统为例子展示下:

我们一下面的例子来讲解:

已知:制冷剂R410A,冷凝温度48℃,过冷度6℃;蒸发温度-20℃,过热度8℃,管道、换热器压力降我们先为0,管道的温度降也为0 ,输入参数如下:

计算结果如下:

根据以上计算结果,我们得到如下表格:

根据每个点的压力和焓值,我们一一绘制相应的曲线,最终绘制的系统循环压焓图如下:

压焓图的绘制,我们主要绘制冷凝线、蒸发线、一次节流、二次节流、闪蒸过程、一次压缩、混合、二次压缩这些过程线就可以,感兴趣的小伙伴可以自行尝试,视频中我们会详细展示绘制过程。


方法二:Solkane做喷气增焓热力计算:


采用Solkane中文版软件,可以进行制冷系统简单热力计算,我们选择类似喷气增焓的循环模式4,设置好热力计算的参数,如下图:

得到的结果:


01、各状态点的热力参数:

02、总体的计算结果:蒸发器换热量大小、冷凝器换热量大小、COP值、压比、压差、管道的热损失等:

03、管径的计算结果:吸排气管道、液管等:

方法三:Coolpack做喷气增焓热力计算:


Coolapck软件是制冷行业人员设计必备的一个软件,可以进行各种热力计算,当然,如果您水平足够高,完全可以不需要借助各种软件:


关于喷气增焓的热力计算,在Coolpack中,我们可以选择如下这个热力循环来进行计算:

得到如下界面:

选择制冷剂与设置相关热力计算参数:

点击“Calculate”,最后得到如下结果:


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