為了提高復(fù)疊制冷系統(tǒng)的性能以及優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)各循環(huán)壓縮機(jī)的匹配問(wèn)題,提出了無(wú)量綱參數(shù)——級(jí)間容量比,即低溫循環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)口處的體積流量與高溫循環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)口處的體積流量之比。建立了復(fù)疊制冷系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,分析了級(jí)間容量比對(duì)中間溫度和系統(tǒng)性能系數(shù)（COP）的影響,并在蒸發(fā)溫度為-75^-55℃、冷凝溫度為20⁵0℃及復(fù)疊溫差為5¹3℃的各種工況下,探究了最優(yōu)級(jí)間容量比與工況參數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明:若級(jí)間容量比增加,則中間溫度增加,COP先增加后緩慢減小,存在使COP最大的最優(yōu)級(jí)間容量比;工況溫度對(duì)COP的影響大于級(jí)間容量比對(duì)COP的影響,隨冷凝溫度上升,最優(yōu)級(jí)間容量增大,蒸發(fā)溫度上升,最優(yōu)級(jí)間容量比增大;復(fù)疊溫差增大,最優(yōu)級(jí)間容量比減小;冷凝溫度、蒸發(fā)溫度及復(fù)疊溫差平均每上升10℃,最優(yōu)級(jí)間容量比變化范圍為0.1⁰.2。由工況參數(shù)和最優(yōu)級(jí)間容量比的計(jì)算結(jié)果擬合得到了優(yōu)化關(guān)聯(lián)式,其計(jì)算思路和結(jié)果分析可為實(shí)際設(shè)計(jì)中各循環(huán)壓縮機(jī)排量的選型匹配提供理論依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2016,50(02)北大核心EICSCD

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圖圖２Ｒ１３４ａ／Ｒ２３復(fù)疊制冷循環(huán)圖（ｂ）復(fù)疊循環(huán)ｐ－ｈ

，低溫循環(huán)壓縮機(jī)入口處的密度下降，質(zhì)量流量下降，中間換熱器內(nèi)制熱量下降。為了減小高溫循環(huán)在中間換熱器內(nèi)的制冷量，降低中間溫度，此時(shí)兩循環(huán)壓縮機(jī)吸氣量均增加，但比值不變。雖然低溫循環(huán)在中間換熱器中單位質(zhì)量放熱量增加，但由于其質(zhì)量流量減小相對(duì)更甚，故中間換熱器內(nèi)換熱量減校由圖５ｃ可知，當(dāng)復(fù)疊溫差（ΔＴｏｋ）增大時(shí)，中間溫度降低。復(fù)疊溫差增加的幅度遠(yuǎn)大于中間溫度下降的幅度，復(fù)疊溫差每增加１℃，中間溫度平均下降（ａ）冷凝溫度變化（ｂ）蒸發(fā)溫度變化（ｃ）復(fù)疊溫差變化圖５不同工況下級(jí)間容量比對(duì)中間溫度的影響０．３５℃，且級(jí)間容量比越大，復(fù)疊溫差對(duì)中間溫度的影響越明顯。這是由于中間溫度為高溫循環(huán)的蒸發(fā)溫度，復(fù)疊溫差的增加意味著低溫循環(huán)的冷凝溫度增加，單位質(zhì)量制熱量減小，中間換熱器內(nèi)換熱量減小，故降低中間溫度使得高溫循環(huán)單位質(zhì)量制冷量減校此時(shí)，高溫循環(huán)壓縮機(jī)入口處制冷劑密度減小，吸氣量增加，低溫循環(huán)壓縮機(jī)吸氣量同比例增加，質(zhì)量流量增加幅度小于單位質(zhì)量制熱量的減小幅度，故中間換熱器內(nèi)換熱量減校２．２對(duì)ＣＯＰ的影響圖６表示不同蒸發(fā)溫度、冷凝溫度和復(fù)疊溫差下級(jí)間容量比對(duì)系統(tǒng)ＣＯＰ的影響。從圖中可以看出，當(dāng)級(jí)間容量比相同時(shí)，冷凝溫度越高，蒸發(fā)溫度１０７

正相關(guān)。由圖６ａ可以看出，當(dāng)ＣＯＰ最大時(shí)的最佳級(jí)間容量比隨冷凝溫度的增加而增加，由圖５ａ可知，最佳級(jí)間容量比對(duì)應(yīng)的最佳中間溫度隨冷凝溫度的增加而增加。從圖６ｂ可以看出，ＣＯＰ取最大值時(shí)的最佳級(jí)間容量比隨蒸發(fā)溫度的上升而下降，最佳中間溫度隨著蒸發(fā)溫度的上升而上升。圖６ｃ表示系統(tǒng)ＣＯＰ隨復(fù)疊溫差及級(jí)間容量比的變化情況，發(fā)現(xiàn)最佳級(jí)間容量比隨復(fù)疊溫差的減小而增加，最佳中間溫度隨復(fù)疊溫差的減小而上升。（ａ）冷凝溫度變化（ｂ）蒸發(fā)溫度變化（ｃ）復(fù)疊溫差變化圖６不同工況下級(jí)間容量比對(duì)系統(tǒng)ＣＯＰ的影響分析圖６還可知道，工況溫度對(duì)系統(tǒng)ＣＯＰ的影響大于級(jí)間容量比（或中間溫度）對(duì)系統(tǒng)ＣＯＰ的影響。這是由于中間溫度影響兩循環(huán)壓縮機(jī)入口處的制冷劑密度及在中間換熱器中單位質(zhì)量的換熱量，中間溫度上升，高溫循環(huán)吸氣量減小，則低溫循環(huán)吸氣量增大。中間溫度同時(shí)改變高溫循環(huán)和低溫循環(huán)的吸氣，故級(jí)間容量比（或中間溫度）決定系統(tǒng)內(nèi)部?jī)裳h(huán)的能量分配，及是否使系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)。蒸發(fā)溫度、冷凝溫度及復(fù)疊溫差決定系統(tǒng)所要克服的溫差和疊加部分溫差，這些因素對(duì)系統(tǒng)ＣＯＰ的影響要大于能量分配對(duì)ＣＯＰ的影響。在不同工況下，系統(tǒng)存在最大ＣＯＰ和對(duì)應(yīng)最佳級(jí)間容量比。工況參數(shù)和級(jí)間容量比兩個(gè)因素引起系統(tǒng)ＣＯＰ的變化如圖７所示。在不同工況下，選取合適的級(jí)間容量比可提高系統(tǒng)性能。３最優(yōu)級(jí)間容量比分析及公式擬合３．１最優(yōu)級(jí)間容量比的分析按圖４的計(jì)算流程求得使ＣＯＰ最大的最優(yōu)級(jí)間容量比（ｎＶ，ｏｐｔ），圖８表示了最優(yōu)級(jí)間容量比與溫度工況的關(guān)系。如圖８ａ所示，冷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3211204