毕业设计冷凝器外文翻译

1、吉林化工学院本科毕业设计（论文）外文翻译氨制冷系统的节能设计，改造和蒸发式冷凝器的控制阿卜杜勒穆罕默德和凯利，工业评估中心，代顿大学摘要氨制冷系统通常提供了许多节能商机，因为他们的大动力消耗，运行时间长的和动态的操作。氨制冷系统的能源使用高度依赖于冷凝头的压力，而这是一个函数的蒸发式冷凝器容量和控制功能。本文研究系统能源利用中聚光能力和冷凝器的控制之间的关系。它首先开发方法来确定冷凝器的性能，然后以仿真模型模拟压缩机和冷凝器风扇的年度能源利用。，它使用工程基本面和经验两个数据，准确地捕捉压缩机，冷凝器和环境湿球温度之间的协同效应。节约能源是三种情况：安装在冷凝器风机变频驱动器，采用湿球控制方法

2、战略和提高聚光性能。以说明气候的影响，这些模拟是两个不同的ASHRAE气候区，迈阿密，佛罗里达州和执行明尼阿波利斯，明尼苏达州，这是炎热和寒冷的气候分别。结果表明，提高表现不佳的冷凝器的性能是最经济有效的节能测量。但是节约能源从冷凝器安装变频驱动器球迷和利用湿球的方法策略取决于环境气候条件，与位置无关。接下来，内部收益率的计算方法来安装额外的聚光能力超越在为相同的两个ASHRAE气候区新建筑应用的标准做法。结果表明，安装两次基线聚光能力，内部收益率超过20 。综上所述，本文提出的设计，改造的综合方法在氨制冷系统蒸发式冷凝器的控制权。节约能源衍生通过使用这种方法可以显著提高氨的能量效率制冷系统。

3、介绍约7.5 的总生产能耗用于食品加工行业，其中约21的能量是电能(二零零六年环评)。在这些设备中，氨制冷系统是最大的能源消耗部分。制冷与冷却工艺所用电量是食品加工行业(二零零六年EIA)的用电量的27。制冷系统使用的能量是高度依赖于冷凝压力，而这又是冷凝器容量和控制性能。因此，提高聚光能力和控制可导致显著的节能效果。本文首先确定使用的数据从实际的聚光性能制冷控制系统。然后是开发仿真模型来计算每年的能源使用所研究的压缩机和冷凝器风扇。该仿真模型，用来计算节能三个节能措施(ECMS)：在冷凝器风扇安装变频器，采用湿球的方法策略，提高聚光性能。以说明气候的影响，这些仿真用于执行迈阿密，佛罗里达州和

4、明尼苏达州明尼阿波利斯，这是炎热和寒冷的气候分别。文章最后决定回报的安装额外的容量超出标准规范的内部收益率在新的建筑应用。系统说明分析系统是一个两阶段的氨制冷系统具有两个低压侧压缩机和两个高级压缩机。所有的压缩机是螺杆式与滑阀控制和热虹吸油冷却。一种蒸发式冷凝器以恒定的速度从系统散发热量。对于本文的其余部分，术语系统将参考冷凝器风扇和压缩机。从冷凝器泵的能源使用小，并且不评价了本文。关键系统参数，包括电动机电流，氨的压力和温度从制冷控制系统获得。氨性数据的计算使用参考流体热力学和输运性质数据(NIST ，2010)也被称为REFPROP 。图中显示了制冷系统的替补的示意图。图1。电路图制冷系统

5、的pH值图上计算排热到冷凝器冷凝压力是决定系统能源利用的一个关键变量。为了准确地计算冷凝压力，冷凝器性能必须确定。在第一步骤中确定冷凝器性能是计算从压缩机排出到总热量冷凝器。在系统中的能量平衡显示了总的热拒绝了冷凝器是由低和高级压缩机加两个设置在制冷（QREF0）低和高级压缩机两者的压缩或轴功率（WS）的热量。QCond.actual = QrefLS + QrefHS + WSLS + WsHS （1）所有的热拒绝从低温压缩机减去热虹吸拒绝的低级压缩机油冷却（TSOC ，LS）将被转移到高压侧制度。因此，由高温压缩机提供（ TRprovided ， HS）的制冷是：TRprovided ，

6、HS = QrefLS + QrefHS + WLS - TSOC ， LS （ 2 ）冷凝器必须从高级的制冷和轴功率该热压缩机，加上从低级侧压缩机TSOC 。因此，散热到冷凝器由三个主成分：QCond.actual = TRprovided ， HS + WsHS + TSOC ， LS （ 3 ）制冷高级阶段压缩机（TRprovided ，HS）提供制造商提供的额定制冷量的或额定吨（ TR ）压缩机的吸入范围和冷凝温度。此数据可以被嵌入到一个二阶与交互项多项式方程（ Manske 2000） ，以确定额定在给定的吸气能力和冷凝温度为：TR = C0 + C1 Tcond + C2 TSUC

7、 + C11 Tcond ² + C22 TSUC ² + C12 Tcond TSUC （ 4 ）压缩机的百分制冷容量的滑阀百分比的函数打开的位置，但它们不相同。在这种情况下，百分之制冷容量为函数滑阀位置的示于图2。该数据被从制冷得到控制系统。该曲线是相似的一个报告Stoecker （1998） 。图2。部分容量与分数公开赛滑阀位置吸气和冷凝温度所使用的各自的压力测定和氨的属性数据。压缩机的实际制冷容量可以使用等式4和来自控制系统的百分之制冷容量，计算如下：QREF = Qrrated 容量 （ 5 ）压缩热由高温级压缩机（WsHS）生产来自控制系统的数据而获得的每个压缩

8、机的电机电流。至相关电机电流轴功率（ WS） ，电机电流和输入之间的关系权力必须得到发展。这种关系中，可以从点测量开发电机电流和输入功率在整个压缩机的工作范围。通过使用的压缩机（ m ）的两个铭牌效率和f （A ） ，轴功率或等价每个压缩机的压缩热量可以计算为：WsHS = F（A ） * m （ 6 ）热虹吸油冷却（TSOC） 考虑了两阶段的低温循环在图1中表示的氨制冷系统。在状态1LS ，氨进入压缩机作为饱和蒸汽和离开压缩机的过热蒸汽在状态2LS 。路径1LS - 2LS表示压缩热。理想情况下，热量被排出到下一阶段将在点2LS和3LS的焓差。然而，一些热量损失到压缩机油，并在压缩机的出口处

9、的制冷剂的实际温度是在点2aLS而不是2LS 。在点2aLS的温度和压力，从控制已知系统数据，因此焓点2aLS可以使用属性数据来确定氨的低级压缩机压缩的高温， WSLS ，也可以使用计算式（6） 。通过对压缩机施加能量平衡放电转移到热在热虹吸油冷却系统可以计算如下：TSOC ， LS = WSLS - mref.LS （ h2a.LS - h1.LS ） （ 7 ）制冷剂通过低压侧的压缩机质量流量可以计算如下：MREF -LS = Qref.LS / （ h1.LS - h4.LS ）（8）通常，制造商报告的体积流量的空气速率，标称容量，并且热抑制因子（ HRF ） 。体积流量是用于使用计算的

10、质量流率空气的密度在标准条件。该HRF ，这既是外部空气湿球温度计的功能温度（ TWB）和饱和冷凝温度（ Tcond ），用于确定在额定容量冷凝器对于一个给定TWB和Tcond为（ Manske ，Reindl和2001年克莱因） ：额定电容容量=标称容量/ HRF （ TWB ，Tcond ） （ 10 ）等式9b和10可以适用于制造商的规格为蒸发冷凝器，以确定对于一个给定的湿球Tcond和效力之间的关系范围。有效性被发现是线性相关的Tcond为：effM = E0 - E1 · Tcond （ 11 ） 由于蒸发式冷凝器的运行期间的实际容量已计算的，实际效果可以适合于在等式11的

11、形式的线。测量效力与从所研究的系统Tcond数据被绘制时，无论是蒸发式冷凝器，风机和水泵是在图3满负荷生产。额定制造商从式（11）效果也绘制在同一张图来比较的有效性上一个新的蒸发式冷凝器，以其中一个已经服役了几年。图3表示该蒸发式冷凝器性能已劣化随着时间的推移。实际容量比制造商的额定容量少约40。此信息可以被用作用于模拟程序的校准参数。例如，在图3中，冷凝器容量为一个新的冷凝器将约为1.69倍，目前的实际能力。图3。实际和制造商有效性的蒸发式冷凝器模拟年能源消耗每年的能量使用的制冷系统的是压缩机和冷凝器的总和风机能耗。冷凝压力是必须正确地计算一个关键的变量正确模拟压缩机和冷凝器风扇的能源使用。

12、以下步骤概述一方法计算压缩机功率，冷凝压力和冷凝器风扇电源。计算压缩机输入功率一个给定的压缩机在一定范围抽吸的额定轴功率（ bhprated ）和冷凝温度可以从制造商处获得。此数据可以被嵌入到一个二阶多项式方程的交互项来确定额定满载轴功率在给定的吸气和冷凝温度（ Manske 2000） ，如：bhprated = P0 + P1 Tcond + P2 TSUC + P11 Tcond ² + P22 TSUC ² + P12 Tcond TSUC （ 12 ）在该制冷系统中的压缩机，像许多制冷系统中，在操作碱/修剪方式，表示过去压缩机接通的每个阶段是修剪压缩机。式（4），

13、它类似于公式12中，示出的满负荷容量压缩机吸入的函数和冷凝温度下，该压缩机运行。知道制冷负荷（参考负载）和碱的量被操作（ TRBase ），则该部分的容量修剪压缩机的压缩机定阶段（ FCTrim ）可以计算如下：FCTrim = （参考负载 - TRBase ） / TRTrim （ 13 ）如果基压缩机的容量大于或等于该致冷负荷，然后由基座压缩机提供的制冷为零。通常情况下，压缩机的部分负荷功率变化的基础上部分的容量和压力比。最好是确定采用现场每台压缩机的部分负荷电源测量。上述压缩机在这种分析中，一个典型的部分负荷的部分负荷功率性能曲线是用来（1998 Stoecker ）。压缩机的部分功率是

14、下面的表格：FP = A0 + A1 FC + A2 FC2 + A3 FC3 + A4 镨（ 14 ）要修剪压缩机，制动马力在部分负荷可以建模为：bhpact = bhprated ，修剪 FP （ 15 ）使用电机的额定效率，每台压缩机的计算轴功率，总投入所有压缩机（ PCompressors ）的功率，单位为千瓦，可以计算为： PCompressors = bhpact / m 0.746 （千瓦/马力） （ 16 ）计算的冷凝压力的蒸发冷凝器随着冷凝温度的容量的增加和环境湿球温度下降。此外，电力的消耗压缩机的增加而增加，冷凝温度和制冷负荷。能源利用两个冷凝器和压缩机的变化与冷凝温度显著

15、的;准确地确定实际操作的冷凝温度是必不可少的量化能源利用系统。图5示出了冷凝器的冷却能力高和低的湿球温度和从压缩机的高和低制冷负荷在一定范围内的散热冷凝温度。矩形显示出所在的聚光能力和压缩机散热是相等的。请注意，对于低的湿球温度和低的制冷负荷，冷凝器有足够的能力来拒绝压缩机的热量还要低冷凝压力。然而，在实践中大多数制冷系统不能在冷凝压力下操作90 psig的或更少由于系统的限制。因此，在冷凝压力设定点保持通过控制冷凝器风机和泵的最低冷凝压力。通常，在低湿球温度和低的制冷负荷，系统工作在最低冷凝压力设定点。图5。冷凝器容量与压缩机排热用不同的设定点压力。图5还示出了用于操作冷凝压力115 psi

16、g与160 psig设定点的冷凝压力。对于160 PSIG在低制冷负荷设定点压力和高的湿球温度，状态1，风机和泵将被控制，使得系统工作在160 PSIG 。然而，如果在冷凝压力设定点降低115PSIG ，风机和泵将运行在100 的容量和冷凝压力将约138 PSIG 。在高温湿球温度和制冷负荷，状态2 ，冷凝压力将有约190 PSIG和风机和泵将运行在100 ，不管设定点压力选取。在状态1中，作为设定点的压力从160 psig的减少到115 psig的，冷凝压力从160 PSIG减少到约138 PSIG ，这将降低压缩机的能耗。然而，这将导致冷凝器风扇全速运转，提高能源利用冷凝器风扇。在低制冷负

17、荷，压缩机的能耗是显著小于在高制冷负荷和小减少压缩机的能源使用可抵销大增加了冷凝器风扇的能源使用。在食品加工行业这种情况是常见的，其中生产发生在平日和冷冻机和冷却器是在保持模式上。以减少在高的湿球温度的期间，湿球逼近的能源使用策略可以重新设置的冷凝压力设定点的基础上的温度差冷凝温度和湿球温度。例如，在湿球温度75oF的温度下和10oF的接近温度，冷凝器风扇将被控制，以保持一个冷凝压力设定点85oF （ 151 PSIG ）的。图中显示测得的冷凝压力对从所研究的系统的湿球温度的数据。本系统采用的湿球方法策略与14oF的湿球温度的方法和最小冷凝分别为温度和70和130 psig的压力。数据显示的倾

18、斜部分如何冷凝压力的增加而增加的湿球温度。的平坦部分数据是由最小的冷凝压力设定点，该循环的冷凝器风扇保持最小压力设定点。散射是由于制冷负荷的即使在相同的湿球温度和由该系统内的动态效果而有所不同。图6。冷凝压力与网络球温度与环境湿球接近策略。最小冷凝压力设定点的方便的计算冷凝压力。这样做，方程17可以用于计算的排热压缩机和式（18）可以被用来计算聚光能力。如果冷凝器容量为一组点的压力达到或超过了排热从压缩机给定的湿球温度和制冷负载，则系统工作在设定点压力。但是，如果从压缩机排热超过冷凝器容量，则系统工作在冷凝压力低于设定点压力高。当压缩机散热超过聚光能力，压缩的热的压缩机，压缩机的制冷能力和排热

19、容量冷凝器应先在最高冷凝温度进行评估，以确定制动马力（公式12 ），额定吨制冷的压缩机（公式4 ）和冷凝器的排热能力（等式9a中，10,11） 。这个被称为高冷凝温度上限为模拟目的。如果冷凝器容量仍不足，那么冷凝温度超出范围，并进一步采取行动，以解决此问题。如果冷凝器容量超过压缩机的排热的高冷凝温度，然后冷凝压力可以通过第一曲线拟合都被确定压缩机散热和聚光能力在一定范围内冷凝从给定的压力的高冷凝温度的限制。在散热曲线检查在图5中表明，这些曲线应安装一个二阶多项式。因此，该从压缩机的排热对给定的湿球温度，可以曲线拟合为：人力资源压缩机= K0 + K1 · Tcond + K2

20、83; Tcond ² （ 17 ）和冷凝器对于一个给定的湿球温度的容量可以是曲线拟合根据下面的公式：冷凝器容量= M0 + M1 · Tcond + M2 · Tcond ² （ 18 ）冷凝温度是从压缩机的排热温度和聚光能力是设定点的压力，以高冷凝的范围内平等压力极限。因此，冷凝温度可以解决使用方程17和18。计算冷凝器风扇电源如果系统工作在上述设定点一个冷凝压力，冷凝器风扇将继续以全速运行。然而，当所述冷凝器具有足够的容量，以维持设定点在一个给定的湿球温度和制冷负荷时，风扇将被控制以保持设定点的压力。冷凝器的部分容量可以表示为：FCCondense

21、r =人力资源压缩机/冷凝器容量（ 19 ）冷凝器的部分容量可以通过循环风扇和关闭或满足降低风扇转速。用于开/关控制，对时间（ FON）的分数是相同的FCCondenser等风扇电源可以用分数对和风扇PFAN的输入功率来计算，全为：风扇电源=丰· PFAN ，全（ 20 ）当风扇转速降低，流量百分比（流量）可以使用热来计算换热器指数，HXexp ，如（米切尔 1998布劳恩） ：流量= （FCCondenser /常数）（ 1/HXexp ）（21）该分析假设为1.00 0.80和HXexp一个常数。通常情况下，变频驱动器是用来降低风扇速度。冷凝器风机风扇电源控制与变频驱动紧跟风扇亲

22、和力法律为2.7的指数。假设3不变变频损耗，风机功率为冷凝器风扇可以建模为：功率= 1.03 · PFAN ，全· （ 流量） 2.7 （ 22 ）每年的模拟和经济学ECM的改造应用使用这种方法和TMY3 （二零零五年NREL）的气象资料全年模拟三个节能措施（ ECMS）执行：在冷凝器风扇安装变频器，采用湿球的方法策略，提高聚光性能。下面的双峰负载配置文件被使用;在上午07点和下午11点，系统之间平日的操作为175吨的恒定低温制冷负荷以及高温操作载荷为100吨。制冷负荷是这些值对于所有其他时间的25。每项措施的成本效益，通过计算就简单了回报评估投资回报（ROI ）。这三项措

23、施的费用通常是温和的。安装一个50的成本HP变频器是$ 13,000 。的成本控制修改为湿球逼近策略是大约3000美元。固定皮带和风扇和消除规模的成本大约是1.5万美元。2012年工业用电$ 0.067/kWh（ EIA ，2013年）和年度能源升级的平均成本3 的税率来计算节约成本超过20年的寿命每小节。图8显示了节约能源和投资回报（ROI ）对每个ECM返回和如果总的工厂分别位于迈阿密，佛罗里达州和明尼苏达州明尼阿波利斯三个ECM的。迄今为止这个现有的与表现欠佳的聚光系统最大的节能机会以提高聚光性能。这可以通过定影皮带，风扇喷嘴来实现，并去除污垢。值得注意的是也是节约能源的安装全部三个的E

24、CM在这些例比积蓄为每个单独的ECM的总和。在这两个位置，提高聚光性能是最符合成本效益的能源保护措施。在冷凝器风扇添加VFD和利用的成本效益湿球逼近控制依赖于该区域的周围气候条件。为例如，在迈阿密，炎热和潮湿的天气并没有让系统在运行最低冷凝压力设定点，因此在冷凝器风扇安装VFD很少结果在节约能源。然而，采用湿球的方法与策略上的VFD冷凝器风扇允许冷凝压力设定点被改变，以达到的水平。这导致更高的能源节约和80 的高投资回报率。在寒冷地区，如明尼阿波利斯，MN的最小冷凝压力设定点可以经常得到满足，就增加一个VFD冷凝器风扇具有比利用湿球的方法策略更好的投资回报率。这些结果证明确定的节能措施的成本效

25、益的复杂性氨制冷系统。他们强调需要精确建模，如造型呈现在这里，做出正确的决定。图8。能源使用和节约所有的ECM红色=压缩机的能耗，蓝=冷凝器风扇能源，绿色=节能，广场=投资回报率，VFD =常数变速冷凝器风扇，所需时间约=利用湿球的方法和策略PERFOR =提高聚光性能。在新建筑应用安装额外的电容容量冷凝器是因为结构支撑，管道和控制成本来安装。因此，这是很少的成本效益来安装额外的冷凝器为唯一目的能量效率。然而，在新建筑中安装额外的冷凝器容量可以成本效益。近似的安装成本与变频驱动和湿球的做法冷凝器控制是指在公式23 。增量成本（元） = 17 ·增容（ MBH ） + 12,000 （

26、 23 ）在添加额外的冷凝器时收益率（ IRR）内部收益率图9显示容量时，冷凝器的寿命是20年，能源涨价率是3 。内部收益率计算用于安装的50 的额外容量，100， 150 和200 ，比7000 MBH基线能力。在这两个位置，内部收益率超过20加倍聚光能力。因此，增加聚光能力似乎是一个非常有吸引力的选项的新建筑。图9。返回的安装额外的电容容量内部收益率红色=增量成本，绿色=每年节约能源成本，回报广场=内部收益率小结与讨论本文开发了一种方法，利用数据来校准聚光性能制冷控制系统。此校准冷凝器性能的仿真中使用模型计算所研究的年度能源使用的系统。该仿真模型是然后用来计算节能三的ECM ：在冷凝器风扇

27、安装变频器，采用湿球的方法策略，提高聚光性能的两个不同的ASHRAE气候区。重要的结果是：1制冷系统的总功耗是强烈依赖于冷凝器大小，性能和控制。2对于现有系统，提高了蒸发式冷凝器性能可能是最成本效益的节能措施。目视检查的规模和损害可能识别部分降解，然而，确定所示的实际效益。图3要求系统利用这里开发的方法来模拟。3节约能源从冷凝器风机变频驱动器添加和利用湿球的方法控制是依赖于该区域的周围气候条件。在寒冷的气候条件下它最好安装在冷凝器风机变频驱动器。然而，在炎热和潮湿的气候是最好安装在冷凝器风机变频驱动，并利用一个湿球的方法策略。4在设计阶段增加一倍的聚光能力可能导致的内部收益率回到20 以上，并允许未来的系统扩展。5如果有多个机会被同时执行，从而节省通常大于个人储蓄的