伴随国民经济的发展及科技进步,越来越多的生鲜食品、蔬菜水果需要进行冷冻冷藏保鲜储存,以满足人们对生活品质日益提高的需求,因此越来越多的冷冻冷藏设备走入日常生活。超市、便利店、小型冷库的大量兴建,在满足需求的同时,消耗了大量的能源。如何降低制冷设备的能源消耗,是广大工程技术人员研究的主题。
通常在供液管路中使用电磁阀的目的是, 主压缩机停机时可以及时截断供液管路,避免压缩机长时间停机后过多的制冷剂进入蒸发器,从而导致压缩机再次启动时发生液压缩,甚至毁坏压缩机等故障发生。但是小型制冷系统因为结构简单、系统管路短、制冷剂充注量少,从节约生产成本的角度出发,很少使用液路电磁阀,在这种使用毛细管作为节流装置的小型制冷系统中使用液路电磁阀,可以实现非常好的节能效果,具有可观的经济价值。
对一台1.1kW的一体机组进行测试,该一体机组的制冷系统如图1 所示。整个制冷系统主要由压缩机、冷凝器、液路电磁阀、过滤器、毛细管和蒸发器等部件构成。液路电磁阀安装在冷凝器出口位置。
为了更好地观察试验结果,搭建一间1. 8 m × 0. 9 m × 2 m (长×宽×高)的冷库,在有、无电磁阀2 种情况下,分别进行空负荷温控循环试验,制冷机组稳定运行10 h 后. 比较消耗的电力。为了保证试验数据的可比性, 2 次累积电力试验使用的一体机组是同一台机组,区别是在进行元电磁阀试验时,通过外接电源保持电磁阀是常开状态。而有电磁问时,电磁阀的开关由系统控制器控制,与压缩机保持同启同停。试验中,其他所有参数均保持一致,包括制冷系统制冷剂充注量、试验温度探头、压力传感器的布置位置等。其他试验参数见表1 。
本次试验,试验起始时间是从库植到达设定温度,机组开始稳定运行后,通常都是在试验开机2 h 后开始计时。具体的试验结果见表2 。关于平均功率,因为试验记录的是10 h 的总耗电量,所以,平均功率是通过10 h 的总耗电量换算得到。
通过对比试验可以看出,有电磁阀的制冷系统要比无电磁阀的制冷系统节能12. 32 % ,同时运转率降低10 .93 % 。
图2 ~图4 分别为有、无电磁阀情况下1个温控循环的库温对比曲线、功率对比曲线以及蒸发器进出口温度对比曲线。
从图2可以看出,有电磁阀的制冷系统在压缩机运转时库温下降得更快,制冷更迅速,机组运行时间短。同时在压缩机停机时,库温上升缓慢,停机时间更长。
从图3可以看出,有电磁阀的制冷系统在机组运转时制冷更迅速,机组运行时间短,同时停机时间长。另外,有电磁阀的制冷系统在运行时消耗的功率稍高。
从图4 可以看出,无电磁阀的系统在库温到达机组停机温度时,由于压力差的原因,冷凝器内高温高压的液体迅速向蒸发器流动,导致蒸发器进、出口温度迅速升高,远高于此时库温( 7 °C ),随着时间的推移,进出口温度慢慢降低,说明此时蒸发器向库内释放了热量,从而库温上升得更快。而在机组运行时,由于蒸发器内存在液态制冷剂,导致蒸发器利用率不高,从而造成进出口温差大。有电磁阀的制冷系统,当库温到达设定温度时,由于电磁阀和制冷机组同启同停,在制冷机组停机的同时,断开了制冷剂回路,从而使冷凝器内高温高压的液体不能回流到蒸发器中,蒸发器此时的温度是低于库温的,随着时间的推移,进、出口温度慢慢升高,说明此时蒸发器由库内吸收了热量,相当于制冷机组还在制冷,冷库温度上升得慢。当制冷机组再次运行时,电磁阀打开,由于蒸发器内液态制冷剂少,蒸发器利用率高,蒸发器进出口温差小,制冷剂在蒸发器内蒸发完全,过热小,所以制冷更迅速,降温速度更快,这也是有电磁阀的制冷机组在运行时消耗的功率稍大的原因。
在采用毛细管作为节流装置的小型制冷系统中,使用液路电磁阀可以防止制冷机组停机时冷凝器的制冷剂流出,从而抑制冷库温度上升,减小蒸发器进出口温差,降低制冷机组运转率。另外,使用电磁阀的制冷机组,对蒸发器进口侧的结霜有抑制作用,可以减少货物的干耗损失。因此,在使用毛细管作为节流装置的制冷系统中使用液路电磁阀,可以实现较高的经济价值,值得推广应用。
而在使用膨胀阀的制冷系统中,由于膨胀阀的自身结构和动作原理与毛细管不同,使用液路电磁阀,是否对节能效果有影响,需要进一步试验研究。
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