基于Aspen Plus的自复叠热泵模拟 - 图文

第２９矧１０象慧１１０期）卷第期（总期）第制１ｑ冷叮５随着冷凝器入口水温的升高，自复叠热泵主要参数随冷凝器人口水温的变化关系如图５一１０所示。侧比容较大，在蒸发器和冷凝蒸发器中压降也较大，因此压缩机吸气压力要小于蒸发压力。图６所示为部分状态点温度随冷凝器入口水温升高的变化关系，可以看到，随着冷凝器入口水温升高，各点温度都在上升。由图５可以看到，随着冷凝器入口水温的不断升高，冷凝压力和蒸发压力也随之升高，由于低压万方数据６热水温度（℃）图５冷凝器入口水温对压力的影响热水温度（℃）－冷凝蒸发器热流入口?冷凝蒸发器热流出口－主节流阀出口’支节流阀出口?主节流阀前后温差图６冷凝器入口水温对部分状态点温度的影响图７为压缩机入口低沸点组分以及主流和支流低沸点组分摩尔分率随冷凝器入口水温变化图，可０．８００．７５０．７０褥０．６５霪ｏ．６０避０．５５０．５０Ｏ．４５４０４５５０５５热水温度（℃）－主流摩尔分率?支流摩尔分率?压缩机入口摩尔分率图７冷凝器入口水温对各流路低沸点组分摩尔分率的影响万方数据Ｎｏ．１．２０１０，Ｍａｒ．Ｖ０１．２９（ＴｏｔａｌＮｏ．１１０）以看到，经过气液分离器分离后主流的低沸点组分摩尔分率较压缩机入口低沸点组分摩尔分率更大，随着冷凝器入口水温升高，压缩机人口低沸点组分和主支流低沸点组分摩尔分率都降低，这是由于系统中液相积存减少，液相中由于富含高沸点组分，其蒸发后降低了循环工质中低沸点组分的含量，使得循环工质中低沸点组分摩尔分率减小。?质量流量７００．３０∞６５０＿２５≤∞上０．２０８≥６０谗０．１５丑饕５５Ⅱ０．１０＜咖１暑螟５０Ｏ．０５嫖目４５０．００４０４５５０５５热水温度（℃）图８冷凝器入口水温对吸气比容与质量流量的影响由图８可以看到，压缩机入口比容不断减小，而压缩机质量流量不断增大。质量流量的增大可以通过节流阀压差与流鼍的关系来判断，节流阀可近似为渐缩喷管，由喷管理论可以知道，节流阀在未达到雍塞流情况下，其质量流量随压差增大而增大。而当节流阀达到雍塞时，由于声速的限制，其质量流量不再随压差的增大而增大，因此可以通过计算质量流量判断是否达到雍塞流。对于大多数制冷剂而言，两相流的声速通常低于５０ｒｎ／ｓ【１０Ｊ，而单相流的当地声速往往高得多，因此不能用单相流声速代替两相流的声速。质量流量和两相流当地声速可以按照公式（９）和（１０）来计算［１ｌＩ。＿，。了（９）口缸１ａ：（１０）髫２＋（１一菇）盟“其中＿『为质通量，Ｍ为流速，秽为比容。ａ胁为压力脉冲的绝热传播速度即当地声速，‰为单相气体的压力等熵传播速度，髫为干度，Ｐｔ为液相密度，ｍ０年３月第２９卷第１期（总１１０期）２０１制冷７２、、∞毒咖１避删。西ｅｊＩｌ】ｊ出含、√槲督蟮热水温度（℃）图９冷凝器入口水温对主流和支流质量流量的影响热水温度（℃）图ｌＯ冷凝器入口水温对压缩机耗功的影响为气相密度。节流阀都没有达到雍塞流。在节流阀未达到雍塞流时，其质量流量随压差增大而增大，图９为通过主节流阀和支节流阀的质量流鼍与冷凝器人口水温的这里已知条件为质量流量和出口的状态。假设出口已经达到雍塞流，则可以按照出口处参数计算雍塞流质量流量。如果模拟结果得到的质量流量小于计算雍塞流质量流量，则节流阀未达到雍塞流。由表２、表３的计算结果可以看到，ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ关系图。可以看到，两个节流阀的质量流量随着压差增大而增大，与模拟计算所得到的结果是一致的。计算的主节流阀的质量流量小于雍塞时的质量流量的８２％，而支节流阀的质量流量小于雍塞时的质量流量的４０％，因此，可以判断，主节流阀和支如图１０所示，由于质量流量增大，压缩机耗功也是增加的。表２主节流阀各工况雍塞流量计算万方数据８５结论（１）自复叠热泵在两个节流阀开度不变时，随着冷凝器入口水温的升高，冷凝压力和蒸发压力升高，各状态点温度也随之升高，压缩机人口质量流量以及主流和支流质量流量不断增大，压缩机耗功增加，压缩机入口比容不断减小，系统中低沸点组分摩尔分率也是减小的。（２）主节流阀的实际质量流量为雍塞流时的质量流量的８２％，支节流阀的实际质量流量仅为雍塞流时的质量流量的４０％，两个节流阀均未达到雍塞流。符号表ｔ温度，℃ｐ压力，ｉｄａ茹压缩机入口低沸点工质摩尔分率石。．。嘲主流低沸点摩尔分率‰。面支流低沸点摩尔分率ＣＯ压缩机质量比功，Ｗ／ｋｇ＾。。，讥压缩机入口焓，彤ｌ【ｇｌＩｌ一，。压缩机出口焓，ｋＪ／ｌ【ｇｇｍ压缩机质量流量，ｋｅ／ｈ琥等熵效率‰机械效率ｔｃｏｒｒｐ．“压缩机入口温度，℃ｔｏｍ￥，。。压缩机出１２１温度，℃‰．。豳主流质量流量，ｋｇ／ｈ‰．柚支流质量流量，ｋｇ／ｈ钿一蜘气液分离器温度，℃Ｑ删时冷凝器热负荷，ｗ‰．如冷凝器入口焓，ｋｌ／ｋｇ‰．。冷凝器出口焓，ｋＪ／ｋｇ仉。蒸发器热负荷，Ｗ＾～．ｈ蒸发器入口焓，彬ｌ【ｇＩＩｌ。，。蒸发器出Ｅｌ焓，Ｗｌ【ｇｈ１．缸冷凝蒸发器热流入口焓，ｋＪ／ｋｇＪ１１．。冷凝蒸发器热流出口焓，ｋｌ／ｋｇ＾２．访冷凝蒸发器冷流入口焓，ｋＪ／ｋｓ．１１２，。冷凝蒸发器冷流出口焙，ｋＪ／ｋｇ万方数据Ｎｏ．１，２０１０，Ｍａｒ．Ｖ０１．２９（ＴｏｔａｌＮｏ．１１０）ｅ允许误差Ｊ质通量，ｋｇ／（ｃ矗?ｓ）“速度，ｍ／ｓＦ比容，ｏ／ｋｇ口曲两相流体当地音速，ｍ／ｓ‰单相气体当地声速，ｍ／ｓｎ液相密度，ｋｇ／一岛气相密度，ｋｇ／ｍ３茗两相流体干度下脚标ｅ加一实验测得参数６参考文献［１］汪健生，赵力，张启．关于中高温热泵试验中的几种特殊现象［Ｊ］．太阳能学报，２００５，２６（１）：６３—６８［２］刘南希，史琳，韩礼钟等．高温工质ＨＴＲ０１水源热泵机组的研究［Ｊ］．暖通空调，２００４，３４（８）：镐一５２［３］孙方田，马一太，李敏霞．几种空气源热泵热水器工质的实验研究［Ｊ］．太阳能学报，２００７，２８（１０）：１０６９—１０７ｌ［４］刘强，樊水冲，何珊．喷气增焓涡旋压缩机在空气源热泵热水器中的应用［Ｊ］．流体机械，２００８，３６（０９）：６８—７２．［５］刘金平，许雄文，张志鹏等．非共沸混合工质自复叠热泵循环试验研究［Ｊ］．低温与超导，２００６，３４（６）：４０８—４１３［６］ＡＳＨＲＡＥ．２００６ＡＳＨＲＡＥＨａｎｄｂｏｏｋｒｅｆｒｉｇｅｒａｔ—ｉｏｎ［Ｍ］２００６［７］王伟，马最良，姚杨．空气源热泵机组动态仿真数学模型［Ｊ］．太阳能学报，２００７，２８（８）：８８１—８８５［８］Ｓ．Ｇ．Ｋｉｌｎ，Ｍ．Ｓ．Ｋｉｍ，Ｅ】【阳ｒｉｍｅＩｌｔａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｎｎａｍ七ｏｆａｒｔａｕｔｏ—ｃａｓｃａｄｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕ８ｉ唱ｃａｌＪｏｏｎｄｉｏｘｉｄｅ酗ａｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ［Ｊ］．ｈ吐．Ｊ．Ｒｅｆｒｉｇ，２００２，２５（８）：１０９３—１１０１［９］谢安俊，刘世华，张华岩等．大型化工流程模拟软件一ＡＳＰ刚ＰＬＵＳ［Ｊ］．石油与天然气化工，１９９５，２４（０４）：２４７—２５１［１０］张川，陈芝九，陈江平．电子膨胀阀制冷剂流动雍塞特性的理论与实验分析［Ｊ］．上海交通大学学报，２００７。４１（０３）：４１ｌ一４１８［１１］徐济均．沸腾传热和气液两相流［Ｍ］．北京：原子能出版社，１９９３，１６５—１８０