蒸发式冷凝器空调系统性能实验.pdf

3 1 3 8 陕西科技大学学报 J OURNAL OF SHAANXI UNI VERS I TY OF S CI E NCE&TECHNOLOGY J u r L 2 0 0 8 V0 L 2 6 文章编号：1 0 0 0-5 8 1 1(2 0 0 8)0 3 0 1 3 8 0 7 EVAPoRATI VE CoNDENS ER AI R CoNDI TI oN S YS TEM PERF oRM ANCE TU Ai mi n。Z HU Do n g s h e n g Z HAO Qi a n g (I n s t i t u t e o f Ch e mi c a l a n d En e r g y En g i n e e r i n g，Ed u c a t i o n a l Mi n i s t r y s Ke y L a b o f En h a n c e d He a t Tr a n s f e r a n d En e r g y C o n s e r v a t i o n，S o u t h C h i n a Un i v o f Te c h，Gu a n g z h o u 5 1 0 6 4 0，Ch i n a)Ab s t r a c t：A p e r f o r ma n c e t e s t o f a i r c o n d i t i o n s y s t e m b a s e d o n e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r i s c a r r i e d o u t Th e r e s u l t s o f t e s t s h o w t h a t t h e s y s t e m s c o e f f i c i e n t o f p e r f o r ma n c e(C OP)i s u p t o a r o u n d 3 5 e v e n i f i t r u n n i n g i n a n a mb i e n t o f l a r g e r r e l a t i v e h u mi d i t y Th e h e a t e mi s s i o n c a p a c i t y o f e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r i s i mp a c t e d o b v i o u s l y b y t h e we t b u l b t e mp e r a t u r e o f a i r。W h e n o t h e r p a r a me t e r s c o n s t a n t，t h e h e a t e mi s s i o n d e c r e a s e s a r o u n d 5 wh i l e t h e we t b u l b t e mp e r a t u r e r i s e b y o n e d e g r e e Ce l s i u s i n t h e t e s t i n g s c o p e Th e t e s t i n g r e s u l t s f o r a v a r i a b l e wo r k i n g c o n d i t i o n d i s p l a y s t h a t t h e s y s t e m s C OP a n d t h e e n e r g y e f f i c i e n c y r a t i o(R)o f e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r a r e d e c r e a s e d a l o n g wi t h t h e r e d u c i n g c o l d l o a d Th e r e s u l t s a l s o d i s p l a y s t h a t t h e s y s t e m s C OP c a n i n c r e a s e u p wa r d s t o o v e r 5 wh i l e a v a r i a b l e f r e q u e n c y d r i v e f o r t h e i n d u c e d f a n i s u s e d Ke y wo r d s：e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r；a i r c o n d i t i o n；c o e f f i c i e n t o f p e r f o r ma n c e(COP)C LC Nu mb e r：TQ0 5 1 5 Do c u me n t Co d e：A 0 I nt r o d u c t i o n Ev a p o r a t i v e c o n d e n s e r i s a k i n d o f c o mp a c t h e a t e x c h a n g e r wh i c h c o mb i n e d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f a i r-c o o l e d c o n d e n s e r，wa t e r-c o o l e d c o n d e n s e r a n d c o o l i n g t o we r Si n c e i t ma i n l y r e l i e s o n wa t e r e v a p o r a t i o n t o e x h a u s t h e a t，t h e r e c y c l i n g wa t e r n e e d e d a r e o n l y 3 0 t o 6 0 o f t h e wa t e r-c o o l e d t y p e F u r t h e r mo r e，d u e t o t h e c o o l i n g wa t e r r e c y c l e o n l y i n t h e i n n e r l o o p o f c o n d e n s e r e q u i p me n t，p u mp s p o we r c o s t a r e o n l y o n e f o u r t h t o o n e t h i r d o f wa t e r c o o l e d c o n d e n s e r wi t h c o o l i n g t o we r s y s t e m，a n d wa t e r t r e a t me n t c o s t s a r e mu c h l o we r t o o As t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r r e l y o n e v a p o r a t i v e c o o l i n g，g e n e r a l c o n s i d e r e d t h a t t h i s t y p e c o n d e n s e r i s mo r e s u i t a b l e f o r a r i d r e g i o n s E I n a d d i t i o n。i t h a s b e e n r e c o g n i z e d t h a t i n l a r g e-s c a l e i n d u s t r i a l r e f r i g e r a t i o n r e g i o n，e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r h a s c e r t a i n a d v a n t a g e s Th e r e f o r e，i n p e t r o l e u m，c h e mi c a l s，f e r t i l i z e r，s o d a a s h，b e v e r a g e s，f o o d a n d ma n y o t h e r i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s，wa t e r c o o l e d c o n d e n s e r i s g r a d u a l l y r e p l a c e d b y e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r Ho we v e r，i n o t h e r r e j o i n，e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r i s s t i l l r a r e l y b e e n a d o p t e d Li t e r a t u r e s o p e n e d i n d i c a t e t h a t s t u d i e s t a r g e t e d a b o u t t h e p e r f o r ma n c e o f e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r a r e s t i l l r a r e l y r e p o r t e d，a n d a r e o f t e n l i n k e d t o t h e r e s e a r c h o f c l o s e d c o o l i n g t o we r I n a d d i t i o n，t h e l i t e r a t u r e ma i n l y c o n c e n t r a t e d o n t h e t h e o r e t i c a l mo d e l a n d o p e r a t i o n a l c o n t r o l 。一 ，b u t l i t t l e o n t h e f i e l d o f c i v i l i a n a p p l i c a t i o n P e t e r s o n a n d Hu n n e v a l u a t e a e v a p o r a t i v e c o o l e r i n Da l l a s o f f i c e b u i l d i n g a i r-c o n d i t i o n i n g s y s t e ms，a n d a n a l y s i s s h o ws t h a t t h e s y s t e m e n h a n c e t h e e f f i c i e n c y o f 7 0 t h a n t h e t r a d i t i o n a 1 收稿 日期：2 O O 8 一O 3 一O 5 作者简介：涂爱(1 9 7 1-)，男，江西省高安市人，在读博士生，研究方 向：传热强化与制冷空调技术 基金项 目：教育部博士点研究基金项 目(N o 2 0 0 5 0 2 6 1 0 1 7)维普资讯 http:/ 第 3 期 涂爱 民等：蒸发式冷凝器空调系统性能实验 1 3 9 a i r-c o n d i t i o n i n g s y s t e ms，wh i l e t h e c o o l i n g c a p a c i t y i s r e d u c e d 1 2 9 6 G o s wa mi，e t c 一s t u d i e d t h e p e r f o r ma n c e e n h a n c e me n t o f s ma l l a n d me d i u m-s i z e d a i r _ c o n d o n i n g，t h e s t u d y f o u n d t h a t e v a p o r a t i v e c o o l i n g r a i s e t h e t e mp e r a t u r e d r i v i n g f o r c e o f t h e c o n d e n s e r c o o l i n g，b u t c o mp a r e d wi t h t h e a i r-c o n d i t i o n i n g s y s t e m wi t h o u t e v a p o r a t i v e c o o l i n gt h e p o we r c o n s u mp t i o n h a s b e e n i n c r e a s e d 2 O Th e c o n d e n s e r s u s e d o f a i r-c o o l e d，wa t e r-c o o l e d a n d e v a p o r a t i v e c o o l i n g r e s p e c t i v e l y a r e a n a l y z e d a n d c o mp a r e d b y Ho s o z M，e t c I n t h e i r p a p e r。e x p e r i me n t a l s t u d i e s we r e c o n d u c t e d i n t h e s a me v a p o u r-c o mp r e s s i o n r e f r i g e r a t i o n u n i t o p e r a t i n g Th e r e s u l t s s h o w t h a t i n t h e s a me e v a p o r a t i o n a n d c o n d e n s a t i o n t e m-p e r a t u r e，t h e s y s t e m wi t h wa t e r c o o l e d c o n d e n s e r h a d a h i g h e r r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y b y 2 9 1 4 4 ，a n d a h i g h e r C OP b y 1 5 9 6 1 O 2 t h a n t h a t o n e wi t h e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r Ho we v e r t h e r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y a n d COP o f t h e u n i t wi t h e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r we r e h i g h e r t h a n t h e o n e wi t h a i r-c o o l e d c o n d e n s e r，b y 3 1 O a n d 1 4 3 r e s p e c t i v e l y Yu n h o Hwa n g，e t c I o 3 e s t a b l i s h a s ma l l s c a l e t e s t b e d (h e a t e mi s s i o n c a p a c i t y i s 6 k W)，i n a c c o r d a n c e wi t h t h e s t a n d a r d s ASHARAE 1 1 6a n d c o mp a r e d t h e e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r wi t h a i r-c o o l e d c o n d e n s e r(t h e r e f r i g e r a n t o f R2 2 i s u s e d)，t h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e c o o l i n g c a p a c i t y o f e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r i n c r e a s e 1 8 t o 8 1 t h a n t h a t u s e d o f a i r-c o o l e d c o n d e n s e r。C()P i n c r e a s e b y l 1 1 9 6 t o 2 1 6 ，a n d S E E R i n c r e a s e b y a r o u n d 1 4 5 Th i s s t u d y i n v e s t i g a t e d t h e p o s s i b i l i t y o f e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r u s i n g i n t h e f i e l d o f c i v i l i a n a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m u n d e r a c l i ma t e c o n d i t i o n l i k e s o u t h e r n Ch i n a wh e r e i s h o t i n s u mme r a n d wa r m i n wi n t e r By t h e p e r f o r ma n c e t e s t o f t h e e v a p o r a t i v e c o n d e n s i n g a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m，t h e i mp a c t o f e n v i r o n me n t a l c o n d i t i o n v a r i a t i o n o n t h e p e r f o r ma n c e o f e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r a n d t h e wh o l e s y s t e m h a v e b e e n a n a l y z e d，a n d t h e o p e r a t i o n c o n t r o l s t r a t e g y u n d e r v a r i a b l e c o n d i t i o n s a r e s u g g e s t e d 1 Ex p e r i me nt a l S y s t e m I nt r o d uc t i o n Fi g 1 i s a t e s t f l o w c h a r t o f a i rc o n d i t i o n i n g s y s t e m wi t h e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r Th e c o mp r e s s o r o f t h e e x p e r i me n t a l s y s t e m i s a n 8 8 k W Co p e l a n d c o mp r e s s o r(t y p e i s 2 一 TF D R1 4 4 KC)：t h e r e f r i g e r a n t i s R2 2；e v a p o r a t o r i s a p l a t e-t y p e h e a t e x c h a n g e r；c o n d e n s e r i s a c o u n t e r c u r r e n t e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r，i n wh i c h t h e h e a t e x c h a n g e r i s c o n s t r u c t e d f r o m o v a l t u b e s(wh e r e t h e ma j o r a x i s i s p a r a l l e l t o a i r f l o w，a n d t h e l o n g a n d s h o r t d i a me t e r a r e 2 9 mm a n d 1 9 5 mm r e s p e c t i v e l y)，a n d t h e ma t e r i a l o f t u b e i s g a l v a n i z e d c a r b o n s t e e l t u b e s wh i c h wa l l t h i c k n e s s i s 2 5 mm a n d i s i n s t a g g e r e d a r r a n g e me n t，wi t h a t o t a l h e a t e x c h a n g e a r e a o f 1 2 2 5 m。；t h r e e f a n-c o i l u n i t s wh i c h e a c h c o o l i n g c a p a c i t y i s 1 2 k W we r e i n s t a l l e d i n t h e s y s t e m s t e r mi n a l s t o r e mo v e t h e c o o l i n g q u a n t i t y I n o r d e r t o f a c i l i t a t e t h e t e s t a l l t h e i mp o r t a n d e x p o r t p i p e l i n e s o f t h e s y s t e m ma j o r e q u i p me n t a r e e q u i p p e d wi t h p r e s s u r e a n d t e mp e r a t u r e s e n s o r s，a n d e a c h l o o p a r e e q u i p p e d wi t h f l o w me t e r o r f l o w s e n s o r s，t h e p o we r c o n s u me d b y ma i n e q u i p me n t s u c h a s c o mp r e s s o r s，f a n s a n d p u mp s a r e me a s u r e d b y e l e c t r i c p o we r me t e rTh e we t a n d d r y b a l l t h e r mo me t e r s a n d h e a t wi r e a n e mo me t e r ma d e b y Te s t o C o mp a n y we r e u s e d t o me a s u r e t h e we t a n d d r y b u l b t e mp e r a t u r e a n d t h e v o l u me f l o w o f t h e a i r i mp o r t i n g a n d e x p o r t i n g t o t h e e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r Th e a c c u r a c i e s o f t h e i n s t r u me n t s me a s u r i n g ma i n p a r a me t e r s a r e：t e mp e r a t u r e 0 1；f l o w 士 2 ；p o we r me t e r _-+-1 5 ；pr e s s ur e_-+-02 5 I n t h i s t e s t，v a r i a b l e f r e q u e n c y d r i v e s wa s a p p l i e d a s a me a n s o f a c h i e v i n g p e a k a i r c o n d i t i o n s y s t e m e n e r g y e f f i c i e n c y I n o r d e r t o c o mp r e h e n s i v e i n s p e c t t h e p e r f o r ma n c e o f e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r，s o me e x-p e r i me n t t e s t s u c h a s t h e i mp a c t o f a i r f l o w a n d s p r a y wa t e r f l o w，o f s p r a y wa t e r d i s t r i b u t i o n，a n d o f t h e we t a n d d r y b u l b t e mp e r a t u r e o n e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r p e r f o r ma n c e c a n b e c o n d u c t e d i n t h i s e x p e r i me n t a l p l a t f o r m，a n d t h e h e a t t r a n s f e r e f f e c t o f d i f f e r e n t t y p e s t u b e o f t h e h e a t e x c h a n g e r c a n b e a c h i e v e d，b y d i f f e r e n t o p e r a t i o n c o n d i t i o n t e s t Th e me mb e r s o f a u t h o r s l a b o r a t o r y h a v e ma d e a s e r i e s o f e x p e r i 维普资讯 http:/ 1 4 0 陕西科技大学学报 第 2 6卷 1-E v a po l a t i v e c o nd e n s e r 2-Th e r ma l e x pa ns i o n v a l ue。3-P l a t e h e a t e x c h a ng e r，4-Co mpr e s s o r，5-Ax i a l f a n，6-Moi 8 t u r e e l i mi na t o r s，7-T he wa t e r d i s t r i b ut i o n s y s t e m，8-Th e h e a t e xc h a ng e r c o i l s，9，1 0 Ci r c ul a t i ng w a t e r pu m p，1 1 一 P a yv a l u e，1 2 一 Dr y e r，1 3_ El e c t r o ma g n et i s m V a l u e，1 4 一 P a n c o ilu n i t s，1 5 一 Da t aa c qu i s i t i o ns y s t e m -T e m p e r a t u r e s e n s o r，一 P r e s s u r e s e n s o r s，M a n o m t e r，圃 一 T u r b i n e fl o w m e t e r，口 H u m l d i t y s e n 8 o T，-Win d t r a n s m i t t e r，凸 一 H i g h a n d l o w v o l t a g e p r o t e c t o r s Fi g 1 S c he ma t i c d i a g r a m o f t e s t s y s t e m f l o w c ha r t 9 me n t a l s t u d i e s o n t h e p e r f o r ma n c e o f e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r b y u s i n g t h e e x p e r i me n t a l p l a t f o r m a n d o b t a i n e d a l o t o f p r i ma r y r e s e a r c h d a t a a b o u t t h e e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r D 1,l 2 1 2 Te s t i n g a nd Ana l y s i s To t e s t t h e p e r f o r ma n c e o f e v a p o r a t i v e c o n d e n s e r a n d t h e e n t i r e a i r-c o n d i t i o n i n g s y s t e m，e x p e r i me n t a l d a t a i n d i f f e r e n t d a y s o f c o o l i n g mo n t h s h a v e b e e n c o mp a r e d a n d a n a l y z e d，t o i n s p e c t t h e i mp a c t o f t h e we t b u l b t e mp e r a t u r e a n d t h e c h a n g i n g l o a d o f r e f r i g e r a t i o n o n t h e s y s t e m S p e r f o r ma n c e。a s we l l a s t h e s y s t e m o p e r a t i o n a l c o n t r o l s t r a t e g y u n d e r t h e c h a n g i n g wo r k i n g c o n d i t i o n s 2 1 Te s t me t h o d Th e t e s t o f e a c h o p e r a t i n g c o n d i t i o n s l a s t e d 3 h，t h e r e c o r d s o f t h e t e s t i n g D a r a me t e r s a r e c a r r i e d o u t a f t e r t h e s y s t e m o p e r a t i n g i n s t a b l e s t a t e(Ge n e r a l l y t h o u g h t t h e s y s t e m o p e r a t e s a f t e r a b o u t h a l f a n h o u r t o s t a b i l i z e，t h e c r i t e r i o n o f t h e s y s t e m s t a b i l i t y i s t h a t t h e t e mp e r a t u r e s f l u c t u a t i o n a mp l i t u d e o f t h e i n l e t f r o z e n wa t e r a n d c o o l i n g wa t e r o f t h e e v a p o r a t o r a n d t h e c o n d e n s e r r e s p e c t i v e l y a r e n o mo r e t h a n 0 1 i n e v e r y 5 rai n i n t e r v a l a n d t h e f l u c t u a t i o n o f t h e c o mp r e s s o r p o we r i s n o mo r e t h a n 01 k W)，t h e e x p e r i me n t a l d a t a r e c o r d e d e v e r y 3 O mi n 2 1 1 C o o l i n g c a p a c i t y t e s t Co o l i n g c a p a c i t y i s d e t e r mi n e d b y t h e f r o z e n wa t e r t e mp e r a t u r e a n d f l o w r a t e i mp o r t a n d e x p o r t t h e e v a p o r a t o r，a n d c a l c u l a t e d t h r o u g h t h e f o l l o wi n g f o r mu l a：Q q (t )(1)W h e r e(i s t h e c o o l i n g c a p a c i t y，k W；q i s t h e f r o z e n wa t e r v o l u me f l o w，m。s；p ，f a r e t h e wa t e r d e n s i t y a n d s p e c i f i c h e a t r e s p e c t i v e l y，k g m。a n d k J k g K；t ，t a r e t e mp e r a t u r e s o f f r o z e n w a t e r e x p o r t e d a n d i mpo r t e d t h e e v a p Q r a t o r r e s p e c t i v e l y。P TI O 0 p l a t i n u m t h e r ma l r e s i s t a n c e s a r e u s e d t o me a s u r e t h e t e mp e r a t u r e，a n d t h e g r a d i n g a c c u r a c y o f t h e m i s GB Cl a s s