發(fā)布時(shí)間：2020-09-28 08:58

　　 近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,制冷技術(shù)的發(fā)展也是日新月異,食品行業(yè)也隨之以較快速度發(fā)展起來。因?yàn)槿藗儗κ称菲焚|(zhì)及口感的要求越來越高,所以用于食品儲藏的冷庫在溫度上也不得不達(dá)到更高的要求,例如金槍魚是被國際營養(yǎng)組織重點(diǎn)推薦的世界三大營養(yǎng)魚類之一。要將金槍魚制成生魚片并擁有很好的口感,那么,從將金槍魚捕獲到送至人們的餐桌供人們食用,一條-55℃的低溫冷鏈必不可少。因此,開發(fā)高效節(jié)能的用于儲存類似于金槍魚等食物的冷庫成為近年來各個(gè)學(xué)者的研究熱點(diǎn)之一。但是超低溫冷庫目前在技術(shù)上還面臨許多困難,超低溫環(huán)境下如何保持保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定就是其中最大的問題之一。本文提出一種新形式的超低溫冷庫保溫體結(jié)構(gòu),并對超低溫冷庫制冷系統(tǒng)——三級復(fù)疊制冷系統(tǒng)進(jìn)行理論及實(shí)驗(yàn)研究,研究不同蒸發(fā)溫度下制冷系統(tǒng)各參數(shù)變化,探究影響各參數(shù)變化的主要因素,并尋找提高三級復(fù)疊制冷系統(tǒng)性能的方法。在保溫體結(jié)構(gòu)性能的研究方面,-100℃冷庫由庫體、冷庫地坪和過渡間組成,并在冷庫庫門外設(shè)置過渡間,減少冷庫與外界環(huán)境交換熱量,庫體由外向內(nèi)依次由200mm厚硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料夾芯板、環(huán)氧樹脂層、150mm厚珍珠巖、304不銹鋼整體鋼板,所述冷庫地坪下層由多層聚苯乙烯高密度泡沫構(gòu)成,冷庫地坪下層通過中層環(huán)氧樹脂層粘結(jié)上層無紡布層。在選用圍護(hù)結(jié)構(gòu)及填充鋼板與庫體間的材料時(shí),充分考慮了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料和珍珠巖都具有密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、防潮耐火、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格低廉且無毒無污染的特性,冷庫最內(nèi)層所選用的鋼板一體成型,沒有縫隙,在超低溫環(huán)境下,極難收縮,最大限度的減少了普通冷庫因保溫體結(jié)構(gòu)收縮產(chǎn)生庫板裂縫的危害。在理論研究方面,通過T-S圖,建立三級復(fù)疊制冷系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。對COP隨中、高溫級蒸發(fā)溫度變化情況、最優(yōu)中間冷凝溫度、各級壓縮機(jī)排氣溫度、各級壓縮機(jī)壓縮功、COP及熱力完善度、?效率及總?損失、各部分?損失所占比例隨蒸發(fā)溫度的變化情況進(jìn)行了模擬。在實(shí)驗(yàn)方面,研究了本實(shí)驗(yàn)所提出的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷了反復(fù)降溫與升溫之后的穩(wěn)定性,通過觀察冷庫降溫與升溫時(shí)間驗(yàn)證圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能是否良好。此外,對三級復(fù)疊制冷系統(tǒng)制冷量,COP,三臺壓縮機(jī)排氣溫度、吸排氣壓力以及壓縮機(jī)耗功隨蒸發(fā)溫度的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)在環(huán)境溫度為25℃,將冷庫內(nèi)溫度加熱至50℃時(shí),冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量為7.2W/℃,在十次降溫升溫過程后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量最多只增加了2.1%�？梢�,本實(shí)驗(yàn)提出的冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)在反復(fù)的升溫與降溫過程中,并沒有發(fā)生很大變化,這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以克服超低溫環(huán)境對保溫體的破壞,具有良好的保溫性能。(2)冷庫內(nèi)溫度由環(huán)境溫度(25℃)降低至-100.2℃共耗時(shí)12h,在冷庫內(nèi)溫度由25℃降低至-100.2℃的過程中,冷庫中設(shè)置的過渡間的溫度由25℃降低至-1.7℃,這說明實(shí)驗(yàn)中冷庫內(nèi)門處漏冷量極少,冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能較好,過渡間也能很好的起到減少冷庫漏冷的作用。(3)冷庫內(nèi)溫度降至-100.2℃后,經(jīng)歷15h恢復(fù)到20.3℃,仍未完全恢復(fù)至外界環(huán)境溫度,并且溫度恢復(fù)地越來越慢,這些都驗(yàn)證了本實(shí)驗(yàn)提出圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法保溫性能良好。(4)隨著冷庫內(nèi)溫度的降低,制冷系統(tǒng)中制冷劑流速變慢,這導(dǎo)致了壓縮機(jī)吸氣量的減小,于是壓縮機(jī)壓縮制冷劑氣體的輸入功減小。三臺壓縮機(jī)總耗功與三級復(fù)疊制冷系統(tǒng)制冷量均逐漸降低。(5)隨著冷庫內(nèi)溫度的降低,三級復(fù)疊制冷系統(tǒng)的COP減小,由庫內(nèi)溫度為-60℃的0.47下降至庫內(nèi)溫度為-100℃的0.27,下降了42.6%。此外,三級復(fù)疊制冷系統(tǒng)COP總體偏低,在本實(shí)驗(yàn)工況下,最高僅為0.47。
【學(xué)位單位】：天津商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB657
【部分圖文】：

圖 1-1 雙級壓縮制冷系統(tǒng)原理圖Fig.1-1 Principle diagram of two-stage compression refrigeration system年，莊友明和葉美萍[18]研究了雙級壓縮氨制冷系統(tǒng)的最佳工況，研容積比對 COP 影響不大，COP 隨兩者變化并不明顯；隨著高低壓升高，雙級壓縮氨制冷系統(tǒng)的中間溫度是降低的，容積比每下降 約 0.3~0.5℃；在同工況下，高低壓容積比為 1/3 的機(jī)組的 COP 高機(jī)組，中間溫度也要高約 5~8℃。年，周金坤[19]研究了過冷過程對雙級壓縮制冷系統(tǒng)節(jié)能的影響，研存在使得制冷系統(tǒng)的單位制冷量增加，同時(shí)有過冷的雙級壓縮制冷級壓縮制冷系統(tǒng)更加節(jié)能，過冷可以提高系統(tǒng)的制冷效率。年，曾國安[20]在文章中總結(jié)了幾種確定雙級壓縮制冷系統(tǒng)中間溫度常用的方法是，我們可以由溫度的比例中相來定中間溫度 ，然后學(xué)性質(zhì)圖或表確定中間壓力： = √ ；第二種方法是由貝林格該公式針對氨制冷系統(tǒng)，蒸發(fā)溫度在-35℃~-10℃之間，冷凝溫度 20

中間壓力隨噴射量的變化率越大；當(dāng)工況一定并且噴射的制冷劑熱射量越大，中間壓力隨噴射量的變化率越小。年，郭耀君，謝晶[23]等人對雙級壓縮與復(fù)疊式壓縮制冷系統(tǒng)究竟哪好一些進(jìn)行了對比，圖 1 為 R404A 雙級壓縮制冷循環(huán)流程圖，圖3 復(fù)疊式壓縮制冷循環(huán)流程圖。研究發(fā)現(xiàn)，在蒸發(fā)溫度為-65℃的工和雙級壓縮制冷系統(tǒng)的壓縮比及排氣溫度升高是冷凝溫度的升高引升高卻不會使吸氣壓力和制冷劑質(zhì)量流量產(chǎn)生明顯變化，保持冷凝疊式制冷系統(tǒng)在以上討論的性能方面均比雙級壓縮制冷系統(tǒng)表現(xiàn)優(yōu) 40℃的工況下，蒸發(fā)溫度的降低使得兩種系統(tǒng)中壓縮機(jī)的壓縮比、而壓縮機(jī)吸氣壓力會降低，同時(shí)，冷凝溫度對制冷劑質(zhì)量流量影響度不變的話，復(fù)疊式制冷系統(tǒng)在以上討論的性能方面均比雙級壓縮；分別采用兩種系統(tǒng)搭建某小型超低溫制冷實(shí)驗(yàn)臺，然后分別計(jì)算及運(yùn)行費(fèi)用并進(jìn)行比較，結(jié)果表明復(fù)疊制冷系統(tǒng)的應(yīng)用，可以使能此可以說，在冷凝溫度為 40℃、蒸發(fā)溫度為 65℃的工況下，復(fù)疊為優(yōu)異。

圖 1-3 R404A/R23 復(fù)疊式壓縮制冷循環(huán)流程圖Fig.1-3 Flow chart of R404A/R23 cascade compression refrigeration cycle疊式制冷系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，隨著人們對冷庫等低溫場合的溫度要求越來越高，復(fù)疊式制冷系廣泛，那么如何提高復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的性能指標(biāo)也成為了人們的研的溫差取值疊式制冷系統(tǒng)制冷的目的是獲取超低溫環(huán)境，所以隨著蒸發(fā)溫度的失一定會相應(yīng)的增大。傳熱溫差也就成為了影響復(fù)疊式制冷循環(huán)的式制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器的傳熱溫差通常低于 5℃，冷凝蒸發(fā)器的溫。低溫級排氣冷卻器排氣冷卻器的存在有助于減少冷凝蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，從而提高復(fù)疊。由于低溫級排氣冷卻器蒸發(fā)溫度的不同以及制冷劑的不同，制冷

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