099基于火用分析的家用空調(diào)系統(tǒng)冷凝熱回收技術(shù)的節(jié)能研究

1、基于火用分析的家用空調(diào)系統(tǒng)冷凝熱回收技術(shù)的節(jié)能研究河北工程大學(xué)張偉捷☆高彥兵新奧集團(tuán)魏艷萍摘要摘要本文指出了傳統(tǒng)的熱平衡分析方法在能源利用效率分析時(shí)的缺陷，指出了火用分析方法在能源利用效率分析時(shí)的優(yōu)勢(shì)，建立了常規(guī)壓縮式風(fēng)冷家用空調(diào)系統(tǒng)和改裝的帶冷凝熱回收裝置的家用空調(diào)系統(tǒng)的火用分析模型，基于火用分析方法對(duì)常規(guī)壓縮式風(fēng)冷家用空調(diào)系統(tǒng)和改裝的帶冷凝熱回收裝置的家用空調(diào)系統(tǒng)兩種工作過程進(jìn)行熱力計(jì)算，在此基礎(chǔ)上對(duì)這兩種工作過程分別進(jìn)行火用分析，

2、并將分析結(jié)果加以對(duì)比。分析結(jié)果表明，帶冷凝熱回收裝置的家用空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行模式對(duì)改善機(jī)組性能及節(jié)能均有積極意義。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞制冷循環(huán)過程；火用損失；循環(huán)火用效率；EES0引言引言隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，家用空調(diào)已進(jìn)入千家萬戶，空調(diào)耗能總量劇增，如何有效地降低空調(diào)耗能，緩解能源供應(yīng)的壓力，已日益顯得重要。在這其中一項(xiàng)重要的工作就是對(duì)如何提高制冷系統(tǒng)的能源效率進(jìn)行研究。當(dāng)前能源利用效率的研究主要使用兩種方法：一是基于熱力學(xué)第一

3、定律的熱平衡方法，二就是基于熱力學(xué)第二定律和第一定律的火用分析方法[1]。熱平衡分析方法的特點(diǎn)是不同質(zhì)的能量在數(shù)量上的平衡，只考慮了量的利用程度，反映的只是量的外部損失。它為節(jié)能研究指明了一定的方向，但是由于熱平衡分析方法無法揭示系統(tǒng)內(nèi)部存在的能量“質(zhì)”的變化和損耗，不能深刻揭示能量損耗的本質(zhì)，而且由于能效率的分子分母常常是不同質(zhì)的能量的對(duì)比，不能科學(xué)地表征能的利用程度，在此情況下，就需要進(jìn)一步對(duì)其做火用分析[2]。本文基于火用分析方法

4、，利用EES編寫程序?qū)ΤＲ?guī)壓縮式風(fēng)冷家用空調(diào)系統(tǒng)和改裝的帶冷凝熱回收的家用空調(diào)系統(tǒng)兩種工作過程進(jìn)行熱力計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上做對(duì)比火用分析，揭示兩種不同制冷系統(tǒng)中各部位火用損失的類型和數(shù)量，以便找出并推薦使用火用效率高的制冷系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)家用空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化。1火用分析方法火用分析方法火用分析方法依據(jù)的是能量中火用的平衡關(guān)系，即熱力學(xué)第一和第二定律。通過分析，揭示出能量中火用的轉(zhuǎn)換、傳遞、利用和損失的情況，確定出該系統(tǒng)或裝置的火用利用效率

5、。由于這種分析方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)是基于熱力學(xué)第一和第二定律基礎(chǔ)之上的，故稱為“火用方法”和“火用效率”?；鹩梅治龇椒ū葻崞胶夥治龇椒ǜ茖W(xué)、更深入、更全面。它綜合考慮了能量的量與質(zhì)，將不同形式、不同量和質(zhì)的能量統(tǒng)一到做功能力這個(gè)統(tǒng)一的尺度下面，所有形式的能量就有了統(tǒng)一的度量，就有了可比性。它除考慮量的利用程度之外，還考慮了質(zhì)的匹配，反映的是量和質(zhì)兩方面的損失?；鹩梅治龇椒ㄕ嬲该髁斯?jié)能措施的方向，因此火用分析方法在制訂能源長期規(guī)劃過程中具有

6、重要的指導(dǎo)作用。2家用空調(diào)制冷系統(tǒng)的火用分析家用空調(diào)制冷系統(tǒng)的火用分析常規(guī)空冷家用空調(diào)系統(tǒng)是能連續(xù)地提供冷量的生產(chǎn)裝置，冷量就是它的“產(chǎn)品”。而對(duì)于改裝的帶冷凝熱回收裝置的家用空調(diào)系統(tǒng)，除了冷量為其“產(chǎn)品”外，回收的冷凝熱也為其“產(chǎn)品”。在實(shí)際的火用損系數(shù)為＝1－cCLxCWE??cxxWEE12?2.2.2冷凝器冷凝器為一換熱器，制冷劑在冷凝過程中放出的熱量火用為EX，QH。EX，QH＝QH＝（H2－H3）?????????HTT01

7、?????????HTT01如果采用常規(guī)空冷家用空調(diào)系統(tǒng)，這部分火用是被空氣帶走散失到環(huán)境中的外部火用損；如果采用改進(jìn)的帶水冷式冷凝熱回收裝置的家用空調(diào)系統(tǒng)，這部分火用被用來循環(huán)加熱自來水，提供生活熱水。EX，QH又是用來評(píng)價(jià)冷凝器冷凝效果的一個(gè)量，顯然EX，QH越大，冷凝效果越好，冷凝器的火用效率越高。一般情況下，在忽略制冷劑流動(dòng)阻力的條件時(shí)，不討論冷凝器的火用效率，僅計(jì)算其火用損失和火用損失占整個(gè)火用代價(jià)（壓縮機(jī)耗功）的比例——廣義

8、火用損失系數(shù)。如果采用常規(guī)空冷家用空調(diào)系統(tǒng)，冷凝器的火用損為ExL，Con＝Ex2－Ex3＝H2－H3－T0（S2－S3）＝QH－T0（S2－S3）其中外部火用損為ExL，Con，out＝QH?????????HTT01內(nèi)部火用損為ExL，Con，in＝ExL，Con－ExL，Con，out＝????320SSTQTTHHH??冷凝器的火用損系數(shù)為??cHcConLxConWSSTQWE320?????如果采用改進(jìn)的帶水冷式冷凝熱回收裝

9、置的家用空調(diào)系統(tǒng)，熱量火用EX，QH被用來循環(huán)加熱自來水，提供生活熱水。冷凝器的火用損為ExL，Con＝Ex2－Ex3－EX，QH＝H2－H3－T0（S2－S3）－QH＝?????????HTT01????320SSTQTTHHH??冷凝器的火用損系數(shù)為＝cConLxConWE??????320SSTQWTTHHcH??2.2.3節(jié)流閥制冷劑在節(jié)流閥中進(jìn)行的是節(jié)流過程，節(jié)流前、后焓值相等，即H3=H4。節(jié)流閥的火用損為ExL，Th＝Ex