在蒸发器中,工质吸收来自冷冻水的热量,将其从54F冷却到44F。在E到A的过程中液体完全蒸发,在A到B的过程中过热,至此,冷负荷都被工质吸收了。这是在约34F的饱和蒸发温度(SET)下进行的。
气态工质现在从B进入压缩机。压缩机作功提高工质的压力和温度。这个功叫做压缩热(H.C.),从P-H图上看到这个过程增加了工质的焓值。过热的蒸汽在C离开压缩机。
过热蒸汽由C进入冷凝器,在那里与从冷却塔来的冷却水接触。工质将热量传给冷却水使水温由85F升至95F。在这个过程中工质先降低过热度,再冷凝由C返回D 。
这样,冷凝器将冷负荷和压缩机加入的额外热量释放给冷却塔。压缩机效率越高,释放的热量就越少。
现在,我们举例看看如何计算冷凝器和蒸发器的水流量。例题:
100冷吨、10F温升的蒸发器、10F降温的冷却塔的机组需要多少水量?
冷冻水 GPM=(24×tons/Rise=(24×100)/10=240GPM
冷凝水 GPM=(28.8×tons)/Drop=(28.8×100)/10=288GPM
数据24和28.8的由来:
机组冷量以冷吨来计算。根据定义,一个冷吨是24小时内制一吨冰所需的冷量。
1ton=(2000lbs℉144Btu/lb)/24hrs
1ton=12000Btu/h
传入传出水的热量如下计算:
热量Btuh=500×GPM×Rise
由于1ton=12000Btu/h
Tons×12000Btu/h =500×GPM×Rise
Tons (12000/500)=GPM×Rise
Tons×24=GPM×Rise
Tons =(GPM×Rise)/24
GPM=(24×Tons)/Rise
如果流过的液体是盐水,那么方程要改变比热和比重:
Tons=(GPM×Rise×比热×比重)/24
在冷凝器中,压缩机所带来的热量也要加到冷负荷的GPM中去。一般认为这里的冷负荷平均会增加20%,冷凝器所释放的热量变为(12000×1.20)=14400Btuh。
方程将变为:Tons×14400Btuh =500×GPM×Drop
Tons×28.8=GPM×Drop
冷凝器GPM=(28.8×Tons)/Drop
注意:老式的机组没有那么好的效率,一般认为冷负荷经压缩机将有25%的增加。这种情况下方程变为:
蒸发器GPM=[(24×1.25)Tons]/Drop
=(3×Tons)/Drop
因此,冷凝器的GPM随压缩机的效率变化而变化。
确定水的流量:
冷水机组用冷吨(tons)来评价(冷负荷)
冷冻水量1ton=12,000 Btu/h
tons×12,000 =500×冷冻水量×温升
温升=(24×tons)/温升
压缩机产生20%的热量
tons×12,000×1.2 =500×冷却水量×温降
冷却水量 =(28.8×tons)/温降
例:100ton的机组10F的冷冻水温升和10F的冷却水温降
冷冻水流量=(24×100)/10 =240 GPM
冷却水流量=(28.8×00)/10=288 GPM
旧的低效机组(25%压缩产热)
冷却水流量=(30×100)/10=300 GPM
冷水机组的能耗和尺寸:
制冷循环中压缩机消耗能量,机组的尺寸是下面三项的函数:
1-通过压缩机的工质的质量流量;
2-压缩机中的压力升高“Lift”(Pc-Pb)。这与压缩机的压缩比有关;
3-压缩机的实际效率。
在当今的市场中,能源选用和消耗是选购机组前要重点考虑的。廉价能源的时代已经过去了。小型设备在建筑成本上升价后又被重视。
因此,上面三项做改进的任何设备和都可以节能和减小机组尺寸。我们来看厂商常用的措施。我们将从降低压缩机压升开始。
压缩机所消耗的能量是3个因素的函数:
-制冷剂在压缩机中的质量流量,lb/min(R.E.)
-压缩机带来的压力增加(Pc-Pb)
-压缩效率(压缩热)
任何改善上述3项的设备都会降低冷水机组的能耗和尺寸。我们先看降低压缩机的压升“lift”。
降低冷水机组的压升:
压缩机压升:压升指压缩机将工质的压力提高。压升的概念就像供水的水压头一样。
压缩机压升可以通过以下两种方式降低:
1-提高饱和蒸发温度(SET)
2-降低饱和冷凝温度(SCT)
机组的生产商运用机械措施和复杂的控制系统从两方面改进。
现在看饱和蒸发温度(SET)提高时的能耗变化。