1 / 106

生物机电之密闭式回路系统 我在冷冻空调系统研发上的学思历程

高力热处理股份有限公司 超高温热冰水双效机产品发表会. 生物机电之密闭式回路系统 我在冷冻空调系统研发上的学思历程. 方炜 台湾大学 生物产业机电工程系教授. 2005/01/25 宁波市，浙江省，中国. 生态上的 密闭式回路系统. 水循环. 碳循环. 氮循环. 磷循环. 海洋环流. 热力学领域的 密闭式回路系统. 蒸汽动力循环 气体动力循环 冷冻空调循环. Carnot 冷冻空调循环. Process 1-2 为湿压缩 Wet Compression. 冷冻空调循环. T. C. ‘. 4. 高压侧. 轮机. 压缩机. W 12.

rad
Download Presentation

生物机电之密闭式回路系统 我在冷冻空调系统研发上的学思历程

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 高力热处理股份有限公司 超高温热冰水双效机产品发表会 生物机电之密闭式回路系统我在冷冻空调系统研发上的学思历程 方炜 台湾大学 生物产业机电工程系教授 2005/01/25 宁波市，浙江省，中国

  2. 生态上的密闭式回路系统

  3. 水循环 碳循环

  4. 氮循环 磷循环

  5. 海洋环流

  6. 热力学领域的密闭式回路系统

  7. 蒸汽动力循环气体动力循环冷冻空调循环

  8. Carnot 冷冻空调循环 Process 1-2 为湿压缩Wet Compression

  9. 冷冻空调循环 T C ‘ 4 高压侧 轮机 压缩机 W12 W34 低压侧 Process 1-2 为干压缩Dry Compression

  10. C 气冷式冷冻空调系统 Hot air Condenser 冷凝器/热排 EV 膨胀阀 蒸发器/冷排 压缩机 Capillary tube Evaporator 毛细管 Cold air

  11. 冷气或暖气双效机 ? 不匹配的散热与吸热面积

  12. 热水与冰水双效机 新水 消耗 冷水槽 P 板式热 交换器 冷排侧 C 热排侧 板式热 交换器 P 新水 热水槽 消耗

  13. 人类与地球 • 对地球的责任 • 以保护臭氧层为目的而定的蒙特娄议定书决定，自1996年中止生产CFC冷媒(R12)，自2004年依序减产HCFC冷媒(R22)而至2020年中止生产。 • 以防止地球温室效应为目的而定的京都议定书，也指出会造成地球温室效应的CFC冷媒(R12)应受到抑制。2005/2/26 正式生效。

  14. 冷冻空调界的因应 • 开发替代冷媒 • 对环境影响小的冷媒(R134a, HFC冷媒) • 自然冷媒(NH3,CO2) • 开发使用替代冷媒的高效率商品化机器 • 推广热泵的各种应用层面 (新看法)

  15. 传统的热水/热气产生系统 • 瓦斯热水器，锅炉 • 产生二氧化碳(温室气体) • 产生ㄧ氧化碳(危害安全) • 电热水器，电暖炉 (统称电热器) • 高耗电 • 热泵 • 制造热水/热气耗电程度<<电热器 • 不排放温室气体 • 使用安全

  16. 2 1 3 热泵单效机是环保产品 制热效率远高于电暖与电热设备 附加功能： 对大气吸热

  17. 环保新概念 • 地球受温室效应造成全球暖化 • 由电热器、锅炉与瓦斯热水器转为使用热泵 • 被动：少耗电、少排放温室气体，是否可以减缓温室效应？ • 主动：热泵耗电1，吸热=COP>2.6 增加对大气吸热，是否可进ㄧ部缓和全球暖化？ 答案应该是肯定的！

  18. 经济部中央标准局EER与COP标准 COP2>COP1*1.15

  19. EER, PF与COP的计算 冷冻空调 性能系数 热泵 性能因子 EER= COP* 3.6/4.18

  20. 冷热水双效机COP与EER的计算 3 3.5 1 EERdual= COPdual* 3.6/4.18 = 6.5 * 0.86124=5.6

  21. 现阶段冷冻空调系统的局限

  22. Carnot 循环是理想状况

  23. 一些观察 • 基于热传递的不可逆性，高压侧冷媒温度需要高于TH，低压侧冷媒温度需要低于TC • 压缩机非绝热(等s)压缩过程，膨胀阀非等焓过程 • State 1非饱和气态 • State 3非饱和液态 • 管路摩擦造成压力损失(图中未显示) • 当高压侧压力愈高and/or低压侧压力愈低，COP愈减

  24. 压缩机不是等熵过程 一些观察 压缩机与膨胀阀存在冷媒的供需平衡问题，受外扰影响大 T-S Diagram

  25. 冷气/热泵 缓冲能力差(non-robust) • 不允许 • 室外温度太低、太高 • 室内温度太低、太高 • 冷媒太多、 太少

  26. 拟人化的说法 EQ 低

  27. 一些观察 • 热排内冷媒总是液态与气态并存，无法充分散热 • 热排散热能力受外温影响大 From Compressor 热排 上下存在不小温差

  28. 冷凝器不是等压过程 一些观察 • 高温高压时，饱和气态冷媒的比容为液态冷媒的9~12倍，冷媒液化后热排管路中留给气态冷媒的空间大增，造成高压侧压力下降 • 热排中液态冷媒与管壁摩擦造成压力损失大

  29. R22冷媒，饱和液气比容比较

  30. R134a冷媒，饱和液气态比容比较

  31. 氣態冷媒量減少，壓力下降 液氣分離器 冷排吸热不足 热排散热太好 (外温低)太多液态冷媒，摩擦大，比容变化大 冷媒量少，熱排空間仍然ㄧ樣大，造成壓力降低 低壓側壓力太低 造成冷排結冰

  32. 低压侧压力下限 R22冷媒 R134a冷媒

  33. 其它密闭式回路系统1

  34. 太极拳？ 太极理念应用于冷冻空调系统的研发

  35. 低压低溫冷媒 高压高溫冷媒 压缩机 太极 八卦 气态冷媒 蒸发器 冷排 冷凝器 热排 液态冷媒 两仪 四象 膨胀阀 循环(cycle)就是一个画圆的动作

  36. 高技巧的用力 • 一般的外家拳「求快用力」 • 太极拳则讲求「柔缓松静」 • 「用意不用力」 • 「随意不随力」

  37. 高技巧的使力 • 有招拆招是反应 • 无招化招是顺应 太极本自然 顺应柳随风

  38. 压缩机 热排 冷排 膨胀阀 由腰分上下 由脊分左右 如何顺应 • 练拳首先要松 • 松胯，松命门 • 身松则身虚，虚以积气 • 要松才能卸 • 提供缓冲

  39. 现阶段冷冻空调系统的缺点 • 不松 • 启动电流大，运转电流大 • 压缩机经常性全额或过负载，容易过热 • 不卸 • 一旦热排之后的冷媒流动受阻，其回冲的压力将直接冲击压缩机，缩减压缩机的使用寿命

  40. 松代表着存在因系统张力所形成的空腔 • 系统张力代表着鼓面/吉他弦的拉紧程度 • 有适当张力，敲鼓/拨弦才能发声 • 有空腔才能靠共振(共鸣) 传声

  41. 太极理念应用于冷冻空调系统的研发 • 新增装置提供空腔，如此整个循环才能松 • 新增装置提供预压力，有预压力的空腔才能提供缓冲，如此才能卸，压缩机才有保护

  42. 新增装置：蓄压器 2000,2001 方 & 蕭

  43. 有没有听过预应力？ 对材料预先施以应力， 可提高材料的耐受力， 延长使用寿命

  44. 现阶段冷冻空调系统的缺点 太极拳的理念 • 流畅 • 轻灵连贯 • 不流畅 • 压缩机本身问题，由负荷高或转速低时压力表指针的强烈摆动可知 • 不稳 • 先天：使用四方阀的冷暖气系统 • 后天：天候的变化与负荷大小不定 • 稳

  45. 太极理念应用于冷冻空调系统的研发 • 流畅 (轻灵连贯) • 压缩机高速运转 • 可缓和瞬时的压力变化 • 高耗电 • 新增装置可缩小化压缩机对整体循环的影响 • 让冷媒流动更顺畅 • 让压缩机与膨胀阀在冷媒供需上维持平衡 • 让系统更稳定 • 稳 • 天候的外扰在新增装置可承受的范围内，不致影响压缩机负荷 • 「静中触动动犹静，因敌变化是神奇」

  46. 太极拳的理念 • 借力使力 • 蓄劲待发 • 动中求静，动静配合 • 以大事小 • 以小搏大 (四两拨千斤) • 沾粘连随，敷盖对吞

  47. 太极理念应用于冷冻空调系统的研发 • 借力使力：机由己发，力从人借 • 热排后段与冷排后段結合 • 加强散热与吸热利用 • 热排前段与冷排前段結合 • 预冷与预热

  48. 热排后段与冷排后段結合 • 允许两端各取所需 • 左侧可视为热排散热之延续或加强 • 右侧可视为冷排吸热之延续或加强 新增一个 热交换器 (机由己发)

  49. 机由己发：热排后段加在冷排下方 d 冷凝器/热排 a’’ 蒸发器/冷排 a’’ b’ d’ 压缩机 膨胀阀 e’

More Related