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对道路交通空气制冷循环系统测试
摘要
旅游景点的空气循环制冷是值得考虑的。经过热力学设计分析，空气循环示范工厂被建在现有热国王SL200拖车限制物理信封制冷股。由于可持续冷却冷冻拖车使用完全自然和安全的工质，这种独特的工厂运作良好。空气循环机组的满载能力在-20 ℃的7.8万千瓦，大于等于蒸汽循环机组的8 ％，空气循环工厂的燃料消耗过高。然而，在部分负荷下运行燃料消费从约200 ％下降至80 ％左右。该组件中使用空气循环演示没有相当大的潜力优化和存在的效率的提高，有的地方空气循环系统可以对手的效率标准蒸汽周期系统在部分负荷运行，它代表了大多数单位的最大比例的作业时间。
关键词：制冷循环系统；热交换器；氟化烃制冷剂；
一 、导言
目前的立法对传统的制冷剂的限制是众所周知的。为什么蒸汽循环制冷最好是在很简单空气循环制冷，在绝大多数情况下蒸汽循环是最节能的选择。因此，尽快替代系统，如非氟化烃制冷剂或空调系统，被认为是周期的问题，增加能源消耗产生立即。
关注立法影响氟化烃制冷剂，爱尔兰企业和热国王（爱尔兰）在可行性空气循环系统的冷藏运输的支持下以改善长期系统的可靠性， 导致作者设计和建造的空气循环制冷示范厂LYIT和qub的。这在最近几年已不是第一次，已采用空气周期系统运输。加勒特发达国家和商业化的空气循环空调包是安装在德国90年代高速列车。作为欧洲的一部分，供资的方案，大范围应用中的空气循环制冷进行了调查和一些示威者植物建造。但是，在作者不知道的任何其他情况下，一个独立的空气循环机组已制定了具有挑战性的应用拖车制冷。
热国王决定，示威者应该是一个拖车制冷股，因为这些单位的最大的制冷能力，但最大的挑战是关于人身包装。因此，主要目的是表明，空气循环系统会符合现有物理信封和同等的制冷功率发展现有蒸汽循环机组，但只用空气作为工作液。其显着的性能规格为现有热国王SL200蒸气循环制冷拖车单位列出。
完成设计和准备用于生产开发新的制冷产品是不客观的工作。为了限制的资源水平，必要时，现有的硬件是用来在可能的情况下认识到，实现的效率不会理想。就实际情况而言，这意味着使用底盘和面板现有SL200股与标准柴油发动机和流通球迷。在叶轮机械用于压缩和扩展是改编自商业涡轮增压器。
二、热力学模型和设计展示植物
热力学的空气循环（或扭转“焦耳周期”）在最充分的热力学教科书中提出，这里不再重复。除以外最小流量、最有效的机器，提供了必要的压缩和膨胀过程是叶轮机械。考虑到空气循环制冷系统，叶轮机械的选择已由斯彭斯等提出并讨论了。
一个典型空气循环系统的配置，有时被称为“启动带”的配置。机械方便压缩过程分为两个阶段，因为涡轮不限制同样的速度运行的首要压缩机。相反，收回的工作涡轮是在扩大利用二级压缩机。两个阶段的压缩还允许交换制冷 ，从而提高整体效率的压缩过程。一个开放系统，在冷空气弹出直接进入寒冷的空间，不再需要一个热交换器。为了提高效率，在寒冷的空间，归还从寒冷的空气空间是用来预先冷却压缩空气进入涡轮通过换热器被称为“再生”或“ 重设”。为了支持设计的空气循环示范工厂并挑选合适的元件，一个简单的热力学模型的空气循环配置中显示的开发。压缩和扩大进程是仿照使用适当的价值观等熵效率的定义，热交换过程是仿照利用价值的换热效率中所定义的模型也作了津贴换热器压降。该系统缔约方会议确定的比例由冷却权力交付给电源输入到主压缩机中的定义，说明空气循环性能特点所决定从热力学模型：说明空气中的变化周期的缔约方会议和扩张器出口温度以上一系列的周期压力比率工厂作业之间-20 ℃和+30 ° C的循环压比的定义是比率最高循环压力在中学压缩机出口压力汽轮机插座。理想的空气循环，没有损失，缔约方会议的周期循环的增加而减少的压力比，而且往往至无限远的压力比方法的统一。然而，引进真正的组成部分效率的手段，有一定的峰值出现缔约方会议在一定压力比为特定的周期。但是，可以看出，有一个广泛的压力和责任的比例超过该系统可以运作，只有温和的变化缔约方会议。
该级的叶轮机械适合展示植物所需的速度约为50000转/分。为了避免简化机械安排，需要一个高速电动机的双级压缩系统显示获得通过。现有的热景SL200底盘纳入了大量系统的皮带和滑轮权力流通球迷，这严重限制了有用的空间可用于安装热交换器。一个简单的热力学模型，用于评估的影响，换热器性能的效率，使该工厂的最好的折衷办法可以发展的影响，显示中间和后冷却器效率和压力损失的缔约方会议拟议的植物。
两个阶段的系统纳入一个中间两国压缩阶段。 免除了中间及其相关管工作更大后冷却器可容纳与提高效率和减少压力损失。分析表明，改进的性能可以更大的弥补冷却器中间的损失。
他展示换热效率缔约方会议上的植物，这显然比其他热交换器更重要的。以及提高循环效率，增加换热效率也将高峰会议，以更低的整体系统压力比。的影响，压力损失的换热器是一样的中间冷却器和后冷却器表明英寸模型没有区分压力损失在不同的地点，这是唯一的总和，压力损失，是重要的。任何压力损失连接管工作和标题也混为一谈与换热器的压力损失和分析，作为一个块压力损失。
具体的制冷量的空气循环随系统压力比。因此，如果一个更高的系统压力比使用所需的冷却责任可以实现以较小的流量的空气。显示质量流量的空气，以提供7.5万千瓦的制冷功率为不同系统压力的比率。
由于示威者系统是基于商用叶轮，成为重要的选择压力比和流量可容纳一些现有的有效的压缩机和汽轮机转子。并根据效率81~85％的压缩和扩张，分别。尽管这种效率是可以实现与优化设计，他们就不会意识到使用电脑的涡轮增压器的组成部分的设计，展示植物的效率78~80％的人假定为切实达到压缩和扩展。
叶轮机械的效率相对较低的高比率和压力循环流量，以达到降温的目标责任。设计点的周期也损害帮助换热器的性能。压力损失管换热器的工作和比例增加的平方流速。选择一个更高的循环压比相对较低的质量流量和密度也增加了进口的后冷却器换热器。的综合效果是减少了平均速度在换热器，减少了压力损失预计在换热器和管工作，并增加了效力的换热器。因此，系统压力比高于相应的价值被选为高峰会议，以达到可接受的换热器性能的可用物理空间。下面的最佳性能的叶轮机和换热器部件，加上过度的轴承损失，这意味着缔约方预测系统的总体下降到0,41 。该系统压力比在设计点是2,14和相应的质量流量的空气0.278kg/ s的。
通过把设计点以外的压力比高峰会议，预计该示范工厂将产生良好的部分负荷性能，因为不属于缔约方会议的压力比降低。另外，运行在部分负荷相对较低流速和预期改善换热器的性能。部分负荷运行所取得的速度减少的主要压缩机，从而减少在这两个压力和质量流量整个周期。
三、主要推动者和初级压缩机
现有的柴油发动机足够说明工厂的实力。标准的发动机是四缸，水冷柴油发动机装有离心离合器和一切必要的辅助和控制由微处理器冷凝器。从热力学模型中，对压力比主要压缩机是1,70。所需的离心式压缩机轴速度约为55000转/分。其他办法进行评价的主要压缩，以期取得一个合适的设备维持在较低的速度。其他商用设备，如罗茨鼓风机和旋转活塞鼓风机均排除在外的基础上，效率低下。
一次性变速箱设计和制造，作为计划的一部分，以步升发动机轴速度约为55000转/分。变速箱分两个阶段，三个轴单位直接安装在结束柴油发动机，并通过现有的驱动离心式离合器。
四、冷空气单位
二级压缩机和透平膨胀机是装在同一轴自由旋转股。相结合的二次压缩机和涡轮机被指定为“冷空气股”（社区咨询服务组） 。虽然社区咨询服务组机械相当于一个涡轮增压器，一个标准的涡轮增压器并不能满足空气动力学的要求，因为有效的压力比和进气口密度为压缩机和涡轮机有显着性差异任何涡轮增压器安装。因此，无论是中学压缩机和涡轮级专门选择和发展提供合适的性能。
最涡轮增压器，使用普通的石油美联储轴承，这是低成本，可靠，并提供有效的阻尼轴震动。然而，滑动轴承消散了大量的骨干力量，通过粘性损失在石油电影。纯同时安排社区咨询服务组，预计吸收2-3千瓦的机械动力，占25 ％左右的预期发电。此外，合格的滑动轴承需要更大叶尖间隙对压缩机和涡轮机效率与相应的处罚。鉴于加压的二次进气压缩机，能力有限，推力滑动轴承的安排也值得关注。阿社区咨询服务组利用高速球轴承，或空气轴承，被认为是一个最好的安排，滑动轴承。好处将包括轴承大大降低功率损耗，减少了叶轮机械叶尖间隙损失和增加推力负荷能力。然而，没有足够的资源可用来设计一种特殊的一次性高速球轴承系统。因此，一个标准的涡轮增压器滑动轴承系统的使用。
中学阶段是一个压缩机标准选定的涡轮增压器压缩机的压力比1264年。二次压缩机和涡轮机的选择，因为有联系的要求的平衡力量和速度相匹配。由于大多数是中小型商业涡轮高温（并因此低密度）空气进气口，特别是发达国家涡轮级的应用。成本的考虑排除了生产定制汽轮机转子，所以商用转子用。标准的涡轮转子叶片剖面重大修改和叶喷嘴涡轮进气口设计，以配合修改转子，按照以往的调查qub的涡轮（彭斯和阿特）。排气扩也纳入涡轮阶段，以改善汽轮机效率和温和的排气噪音水平通过减少空气流速。排气扩退出到一个专门设计的排气消音器。测定涡轮级的性能单位目前被纳入植物展示。涡轮效率峰值设立81％。
五、热交换器
由于包装的限制，热交换器，必须特别设计的，认真考虑到换热器的位置和头几何以实现最佳性能的换热器。铝翅片管换热器，类似于用于汽车中间的应用，被选为主要是因为它们可以生产的'一次性'的基础上以合理的成本。还有其他换热器技术，将可产生更好的性能从现有数量，但高的一次性生产成本排除使用中的演示装置。
几种不同的管翅式换热器进行了测试，并用于验证计算模型。一旦通过验证，该模型用于评估各种可能的换热器的配置，可以适合热国王SL200底盘。拟合拟议热交换器的现有底盘和周围的机械驱动系统流通的球迷，但同时仍实现必要的换热器的性能是非常具有挑战性的。很显然，潜在的换热器的性能是通过牺牲的选择和翅片管的施工和限制的布局现有SL200底盘。最后选定两个单独的后冷却器组成单位，而单回是一个大，三通过股。根据实验室试验和换热器模型，预期效益都换热器和后冷却器单位为80 ％ 。
六、仪器仪表
一系列常规压力和温度的仪器被安装在空气循环示范工厂。在入口和出口，每个换热器、压缩机和涡轮机的速度、空气温度和压力被记录，确定压缩机的转速主要是测量的柴油发动机控制单元，而冷空气单位配备了磁高速计数器。没有空气流量测量被列入示范工厂。相反，空气流速，推导出由事先涡轮性能地图使用测量汽轮机压力比和转速。
七、系统测试
在一些初步测试热负荷应用和功能的演示工厂成立。在评估，这是能够提供约所需的性能，工厂运送到热国王热量计测试设备专门为衡量业绩的运输制冷单位。该热量计是非常适合于精确测量的制冷能力的空气循环示范工厂。经营的热量表根据1100年至2001年急性呼吸道感染标准的绝对准确度优于功率和所有辅助仪器比对，是适当的标准。
冷藏运输性能能的单位一般是在两个额定操作条件; 0和-20 ℃ ，同时在环境温度为30 ° C，除了指定的操作条件为0和-20 ℃ ，进一步部分负荷条件下在-20 ℃进行了评估。考虑到空气循环发电厂的用意只是要表明一个概念，而且有人担心的可靠性变速箱和冷空气单位推力轴承，决定经营工厂只要有必要获得稳定的测量在每个作业点。演示厂经营令人满意，留出足够的测量，以获得在三个操作条件。所记录的性能概述。
总的来说，该单位经营的大约3小时的过程中的各种考验。虽然工厂运作充分展示，使测量结果，一些烟雾从石油系统喘息建议，推力轴承的社区咨询服务组，严重超载和注定要失败，因为预期在设计阶段。测试结束的情况下，同时没有完全造成的破坏整个社区咨询服务组。没有证据表明任何变速箱测试期间恶化。
八、衡量性能探讨
量能器性能的测量的主要目标是在该项目中已经实现。在同一个物理封装中，独特的空气循环制冷系统已经制定了现有的热电制冷国王SL200单位，瓦特。

参考书目
[1]ASHRAE.2001制冷与空调工程师学会基本手册[S]，2001.
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[4]马长，审查冷库空气调节系统[1]，制冷学报[J]，1996年（1）:36-47.