【摘要】：氨是一種具有良好熱力性能的自然工質(zhì),并且ODP和GWP都為零,特別是在冷庫制冷系統(tǒng)中取得了廣泛的應(yīng)用。但是由于其具有毒性且可燃,氨泄漏造成的冷庫安全事故頻繁發(fā)生。因此,減少氨的使用量是保證系統(tǒng)安全的有效途徑之一。在此背景下,本文提出一種氨泵定量供液系統(tǒng),在保證傳熱性能的同時降低氨的循環(huán)倍率,并進而降低蒸發(fā)排管及整個制冷系統(tǒng)中的氨的充注量。首先,對氨泵定量供液系統(tǒng)和現(xiàn)有氨泵供液系統(tǒng)與氨直接膨脹供液系統(tǒng)進行了對比,表明氨泵定量供液系統(tǒng)避免了儲液器出口至蒸發(fā)器入口高壓液體管路的存在,降低了泄漏的危害程度;且其中供液量為實際需求量,減少了蒸發(fā)器內(nèi)、蒸發(fā)器出口至低壓循環(huán)桶之間長管路的存液量,增強了系統(tǒng)的安全性。其次,采用理論分析的方法研究了不同循環(huán)倍率下蒸發(fā)排管內(nèi)的氨充注量。采用在制冷系統(tǒng)制冷劑充注量計算中較為廣泛使用的Tom界面含氣率模型、Zivi滑動比修正模型和Smith滑動比修正模型來計算整個蒸發(fā)排管內(nèi)的氨平均密度,并進而計算整個蒸發(fā)排管內(nèi)的氨充注量。兩種模型的計算結(jié)果吻合的較好,并且結(jié)果表明,循環(huán)倍率從4降到1,蒸發(fā)排管內(nèi)的氨充注量降低60%左右。上述結(jié)果說明,采用氨泵定量供液系統(tǒng)降低循環(huán)倍率可以大幅度降低蒸發(fā)排管內(nèi)的氨充注量,并進而降低制冷系統(tǒng)中高/低壓循環(huán)桶內(nèi)的氨充注量。再次,采用理論分析的方法分析了不同循環(huán)倍率下蒸發(fā)排管的換熱系數(shù)。建立了基于管內(nèi)強制對流換熱經(jīng)驗公式的蒸發(fā)排管數(shù)學模型,通過仿真計算分析了質(zhì)量流速、循環(huán)倍率、霜層厚度等對系統(tǒng)換熱性能的影響,計算結(jié)果表明,循環(huán)倍率從4降到1,蒸發(fā)排管總傳熱系數(shù)僅降低7.1%。最后,搭建了氨泵定量供液系統(tǒng)實驗臺,進一步對循環(huán)倍率與充注量和換熱性能的關(guān)系進行了實驗研究,實驗結(jié)果同樣表明,降低循環(huán)倍率可大幅減少供液管、蒸發(fā)排管和回程管內(nèi)的氨充注量;并且循環(huán)倍率從4.7降到1.4,蒸發(fā)排管總傳熱系數(shù)僅降低6.6%,說明循環(huán)倍率對換熱性能的影響較小。進而,對北京二商集團有限責任公司西郊食品冷凍廠的氨制冷系統(tǒng)進行改造,改造之后的氨泵定量供液系統(tǒng)運行良好。綜上所述,氨泵定量供液系統(tǒng)在保證換熱性能的情況下顯著降低了蒸發(fā)排管內(nèi)的存氨量,本文的研究成果對現(xiàn)有氨制冷系統(tǒng)改造以及新建氨制冷系統(tǒng)中提高氨系統(tǒng)安全性具有重要的理論意義和實用價值。
[Abstract]:Ammonia is a natural refrigerant with good thermal performance, and both ODP and GWP are zero. Especially, ammonia has been widely used in refrigeration system of cold storage. However, because of its toxicity and flammability, the safety accidents of cold storage caused by ammonia leakage occur frequently. Therefore, reducing the use of ammonia is one of the effective ways to ensure the safety of the system. Under this background, a quantitative liquid supply system of ammonia pump is proposed in this paper, which can not only guarantee the heat transfer performance but also reduce the cycle ratio of ammonia, and then reduce the charge of ammonia in the evaporating pipe and the whole refrigeration system. First of all, the quantitative liquid supply system of ammonia pump and the existing ammonia pump supply system are compared with the ammonia direct expansion liquid supply system. The results show that the ammonia pump quantitative liquid supply system avoids the existence of high pressure liquid pipeline from the outlet of the storage device to the inlet of the evaporator. The harm degree of leakage is reduced; The liquid supply is the actual demand, which reduces the amount of liquid stored in the evaporator and the long pipeline between the evaporator outlet and the low pressure circulation barrel, and enhances the safety of the system. Secondly, the ammonia charge in the evaporator with different cycle rate was studied by theoretical analysis. The Tom interface void ratio model, the modified Zivi slip ratio model and the Smith slip ratio correction model, which are widely used in the calculation of refrigerant charge in refrigeration system, are used to calculate the average ammonia density in the entire evaporating row. And then the ammonia charge in the whole evaporating tube is calculated. The calculated results of the two models are in good agreement, and the results show that the circulation ratio decreases from 4 to 1, and the ammonia charge in the evaporating row decreases by about 60%. The above results indicate that the ammonia charge in evaporating tube can be greatly reduced by using ammonia pump quantitative liquid supply system, and then the ammonia charge in high / low pressure cycle barrel in refrigeration system can be reduced. Thirdly, the heat transfer coefficient of evaporating tube with different cycle rate is analyzed by theoretical analysis. A mathematical model of evaporating tube based on empirical formula of forced convection heat transfer in a tube is established. The effects of mass flow rate, circulation ratio and frost thickness on the heat transfer performance of the system are analyzed by simulation calculation. The results show that the heat transfer performance of the system is affected by mass flow rate, circulation ratio and frost layer thickness. The total heat transfer coefficient of evaporating tube is reduced by 7.1% when the cycle rate is reduced from 4 to 1. Finally, the quantitative liquid supply system of ammonia pump is set up, and the relationship between circulation ratio and charge and heat transfer performance is further studied. The experimental results also show that the reduction of circulation ratio can greatly reduce the supply pipe. The amount of ammonia charge in the evaporating pipe and the return pipe; The circulation ratio decreased from 4.7 to 1.4, and the total heat transfer coefficient of evaporating tube decreased only 6.6%, which indicated that the circulation rate had little effect on the heat transfer performance. Furthermore, the ammonia refrigeration system of the Xipao Food Refrigeration Plant of Beijing Erzhang Group Co., Ltd has been reformed, and the ammonia pump quantitative liquid supply system has been running well after the revamping. To sum up, the ammonia pump quantitative liquid supply system significantly reduces the amount of ammonia stored in the evaporating drain under the condition of ensuring the heat transfer performance. The research results of this paper have important theoretical significance and practical value to the revamping of the existing ammonia refrigeration system and the improvement of the safety of the ammonia refrigeration system in the new ammonia refrigeration system.
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB657.1

【共引文獻】

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本文編號：2451293