發(fā)布時(shí)間：2020-06-12 11:03

【摘要】：對于液體冷媒除霜系統(tǒng),它是指以高壓儲(chǔ)液器中的液體制冷劑為熱源,對結(jié)霜冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行除霜的方法。邊制冷邊除霜,減小庫溫波動(dòng),保證食品儲(chǔ)藏質(zhì)量;液體制冷劑被霜層攜帶的冷量過冷,可以提高制冷系統(tǒng)效率;除霜時(shí)液體制冷劑的溫度不高,對冷風(fēng)機(jī)的損害小;并且為部分除霜方法,可以增加除霜頻率,減小翅片間距,縮小冷風(fēng)機(jī)體積,減少制冷劑的充注量。但系統(tǒng)的控制過程復(fù)雜,沒有完整的控制理論,因此本課題針對部分結(jié)霜條件下的除霜過程進(jìn)行除霜過程探究,并且希望通過裝置的結(jié)構(gòu)和控制過程的優(yōu)化,進(jìn)一步的減小庫溫的波動(dòng),擴(kuò)大應(yīng)用范圍,加速推廣。模擬階段,建立了完整的制冷過程(結(jié)霜過程)模型和除霜過程模型。制冷過程模型包括:壓縮機(jī)模型、冷凝器模型、熱力膨脹閥模型、冷風(fēng)機(jī)模型和管道模型;除霜過程模型分為:預(yù)熱階段、除霜階段、除霜水氣化階段和干加熱階段。通過模擬得出實(shí)驗(yàn)難以測量的結(jié)霜質(zhì)量和結(jié)霜厚度隨時(shí)間的變化關(guān)系。并分析除霜過程四個(gè)階段的特點(diǎn),制定合理的控制方案,為實(shí)驗(yàn)研究提供理論依據(jù)。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段,漏冷實(shí)驗(yàn)測量出冷庫的總的傳熱系數(shù)為0.34129 W(m~2 K)。同時(shí)測量冷庫系統(tǒng)的制冷量,先求解出冷庫系統(tǒng)的總熱容值,再根據(jù)熱平衡關(guān)系式,計(jì)算出制冷量。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于對實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求較低,而且能夠得到制冷量的連續(xù)變化曲線。對于冷庫的總熱容的計(jì)算,這里提出了三種求解方法。制冷裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。首先對冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造,冷風(fēng)機(jī)外包板全部加保溫棉,出風(fēng)口設(shè)置百葉,回風(fēng)口設(shè)置了回風(fēng)罩和電動(dòng)風(fēng)閥。在除霜時(shí),關(guān)閉風(fēng)機(jī),百葉自然下垂,同時(shí)關(guān)閉電動(dòng)風(fēng)閥,形成封閉空間,加快除霜速率,并減少除霜時(shí)的熱量對冷庫溫的影響。除霜完成后風(fēng)機(jī)開啟,百葉被吹起,同時(shí)電動(dòng)風(fēng)閥開啟。本課題還實(shí)驗(yàn)研究了分流器和集管哪個(gè)更適合液體冷媒除霜系統(tǒng),結(jié)果發(fā)現(xiàn):庫溫在-5℃時(shí)采用分流器的除霜時(shí)間為11.7min,最大溫升為5.5℃;而采用集管所需的除霜時(shí)間為9.6min,最大溫升為4℃。分流器雖然可以提高換熱性能,但其節(jié)流作用會(huì)降低除霜制冷劑的壓力和溫度,因此采用集管要好于分流器。控制過程研究。本課題主要從除霜開始、除霜結(jié)束、兩臺(tái)冷風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行的時(shí)間差和排液時(shí)間(風(fēng)機(jī)延時(shí)開啟)這四個(gè)方面進(jìn)行控制研究。(1)除霜開始采用風(fēng)壓差控制,當(dāng)風(fēng)壓差小于50Pa時(shí)開始除霜。對于部分結(jié)霜條件下除霜的液體冷媒除霜系統(tǒng),這個(gè)風(fēng)壓差的具體數(shù)值要根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行設(shè)定。(2)除霜結(jié)束采用回氣溫度控制。在環(huán)境溫度為22℃,結(jié)霜質(zhì)量為3kg時(shí)進(jìn)行除霜實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn):庫溫為0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃和-25℃對應(yīng)的除霜結(jié)束時(shí)的回氣溫度分別為3.0℃、4.0℃、5.0℃、6.4℃、7.4℃和10℃。(3)為了防止兩臺(tái)冷風(fēng)機(jī)結(jié)霜厚度相同,導(dǎo)致除霜過程的控制紊亂,需要將兩臺(tái)冷風(fēng)機(jī)投入除霜的時(shí)間錯(cuò)開。先采用手動(dòng)控制的方式,當(dāng)兩臺(tái)冷風(fēng)機(jī)交替制冷和除霜后,再采用風(fēng)壓差除霜。(4)在庫溫為-25℃,環(huán)境溫度為22℃的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:除霜后冷風(fēng)機(jī)延時(shí)開啟,可以防止庫溫的迅速升高,而且當(dāng)冷風(fēng)機(jī)內(nèi)的溫度降低至與庫溫相同時(shí)開啟風(fēng)機(jī)的效果最好,庫溫波動(dòng)值最小。在結(jié)霜質(zhì)量分別為1kg、2kg和3kg的條件下,庫溫升高值分別從6.8℃、6.1℃和6.3℃降至3.9℃、4.2℃和5.0℃。風(fēng)機(jī)延時(shí)開啟后壓縮機(jī)的回氣溫度高于冷風(fēng)機(jī)的回氣溫度,有一定的過熱度,防止壓縮機(jī)的濕壓縮。應(yīng)用范圍研究。分別在-5℃、-15℃和-20℃三種工況下進(jìn)行除霜實(shí)驗(yàn),庫溫升高值分別0.7℃、2.1℃和4.6℃。隨著溫度的降低,除霜時(shí)單臺(tái)冷風(fēng)機(jī)制冷效果變差,很難維持庫溫不變。但溫度越低的冷庫,溫度波動(dòng)對冷藏物的影響越小。因此該系統(tǒng)可應(yīng)用于空調(diào)工況下的恒溫恒濕機(jī)中;可用于小型冷庫系統(tǒng)(高溫庫和低溫庫)中;還可以用于要求制冷過程連續(xù)的速凍機(jī)中。
【圖文】：

第一章 緒 論C 提出了一種每個(gè)回路周期性關(guān)閉的熱泵除霜方法[60]。（3）水或鹽水除霜，是通過水泵系統(tǒng)將水或鹽水直接噴灑在冷風(fēng)機(jī)表面的除霜方法。這種除霜方法的優(yōu)點(diǎn)是除霜時(shí)間短而且設(shè)備的初投入成本低，但排水不及時(shí)增加二次結(jié)霜的速率。Moallem E 和 Padhmanabhan S 等研究了翅片式微通道換熱器的結(jié)霜特性，主要來研究結(jié)霜時(shí)間和結(jié)霜速度的原因[61]。提出了一種測量霜層厚度和霜層質(zhì)量的新方法。實(shí)驗(yàn)主要測量結(jié)霜質(zhì)量、霜層的增長速率、換熱管的傳熱效果和制冷劑的壓降。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冷風(fēng)機(jī)的翅片管的表面溫度和環(huán)境溫度是影響結(jié)霜速率的主要因素。滯留水和風(fēng)速是結(jié)霜性能影響第二因素。（4）開關(guān)除霜（空氣除霜）不屬于系統(tǒng)除霜，而是將冷風(fēng)機(jī)整體移出冷庫進(jìn)行除霜的方法。如圖 1-1 所示，，冷風(fēng)機(jī)最初安裝在一個(gè)密閉空間內(nèi)，制冷時(shí)打開朝向庫內(nèi)的送風(fēng)側(cè)電動(dòng)門，進(jìn)行制冷送風(fēng)；在除霜時(shí)將送風(fēng)側(cè)的電動(dòng)門關(guān)閉，用移動(dòng)裝置將冷風(fēng)機(jī)移出冷庫進(jìn)行自然除霜。這種除霜方法利用自然環(huán)境的熱量，節(jié)約能源和能耗。但這種除霜方法只適用于全年氣溫較高的地區(qū)，而且初投資較大。

壓縮機(jī)依然正常運(yùn)行，而兩種模式的轉(zhuǎn)換是通過 8 個(gè)電磁閥的通斷電來進(jìn)行流程的轉(zhuǎn)變。在制冷條件下，兩臺(tái)冷風(fēng)機(jī)并聯(lián)連接，同時(shí)進(jìn)行制冷。打開電磁閥①②⑤⑥，壓縮機(jī)排出的氣體制冷劑依次經(jīng)過冷凝器、高壓儲(chǔ)液器和干燥過濾器。然后制冷劑分成兩路：一路依次經(jīng)過電磁閥②、熱力膨脹閥、冷風(fēng)機(jī) A 和電磁閥⑥返回到壓縮機(jī)；另一路經(jīng)過電磁閥①、熱力膨脹閥、冷風(fēng)機(jī) B 和電磁閥⑤返回到壓縮機(jī)。當(dāng)冷風(fēng)機(jī) A 需要除霜時(shí)，冷風(fēng)機(jī) A 轉(zhuǎn)為除霜模式，冷風(fēng)機(jī) B 依然為制冷模式，兩臺(tái)冷風(fēng)機(jī)串聯(lián)連接。這時(shí)④⑤⑧號(hào)電磁閥開啟，其他電磁閥關(guān)閉。壓縮機(jī)排出的氣體制冷劑，依次經(jīng)過冷凝器、高壓儲(chǔ)液器和干燥過濾器后不再經(jīng)過熱力膨脹閥，通過電磁閥④直接進(jìn)入冷風(fēng)機(jī) A 進(jìn)行除霜。這時(shí)冷風(fēng)機(jī) A 相當(dāng)于過冷器，過冷的制冷劑液體依次通過電磁閥⑧、單向閥和熱力膨脹閥進(jìn)入冷風(fēng)機(jī) B。最后通過電磁閥⑤返回到壓縮機(jī)。當(dāng)冷風(fēng)機(jī) B 除霜時(shí)，冷風(fēng)機(jī) B 轉(zhuǎn)為除霜模式，冷風(fēng)機(jī) A 為制冷模式，兩臺(tái)冷風(fēng)機(jī)同樣為串聯(lián)連接。這時(shí)③⑥⑦號(hào)電磁閥開啟，其他電磁閥關(guān)閉，具體的流程與冷風(fēng)機(jī) A除霜時(shí)相同。
【學(xué)位授予單位】：天津商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB657

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本文編號(hào)：2709438