1060 热力学选讲-节能分析

第12讲 节能分析

课程单元

定律，材料，节能等

节能对象

过程，系统等

以空调为例

基本方法

目标-实际-差距分析（根源-努力方向）

改进-优化-实现（知-用）

数学思维-模型-量化

空调设定  

卡诺空调  

卡诺空调制冷系数（消耗1J电制取的冷量倍数）

COP_C=(273+25)/(35-25)=30

实际空调

实际空调制冷系数

COP_P=0.5*(273+15)/(45-15)=4.8

差距分析

冷凝温度

制冷剂冷凝温度高于室外空气温度对制冷系数的影响：

COP_CON=(273+25)/(45-25)=15

蒸发温度

制冷剂蒸发温度低于室内空气温度对制冷系数的影响：

COP_EVA=(273+15)/(45-15)=9.6

压缩过程

理想压缩过程为等熵（可逆绝热），实际压缩过程为非可逆近似绝热，再考虑机件摩擦、电机效率、空调辅件（风机、测控等）等，综合效率取0.55，相应制冷系数为：

COP_COM=9.6*0.55=5.3

节流过程

理想节流过程为等熵，实际过程为等焓。

设制冷剂为R22（其他制冷剂类似）。

等焓节流时进节流阀焓255kJ/kg，出节流阀焓255kJ/kg，节流过程输出功为0kJ/kg。

等熵节流时进膨胀机熵1.18 kJ/(kg.K)，出膨胀机压力下饱和气熵1.74kJ/(kg.K)，饱和液熵1.06kJ/(kg.K)，设出膨胀机湿蒸气干度a，则有：

1.18=1.74a+1.06(1-a)

解得：

a=0.18

出膨胀机压力下饱和气的焓为412 kJ/kg，饱和液焓为218 kJ/kg，则湿蒸气焓为：

0.18*412+218*(1-0.18)=253 kJ/kg

制冷剂通过膨胀机做功：

255-253=2 kJ/kg

压缩机进口制冷剂熵为1.74 kJ/(kg.K)，焓为412 kJ/kg，等熵压缩后制冷剂焓为431 kJ/kg，等熵压缩耗功：

431-412=19 kJ/kg

膨胀机输出功与压缩机耗功之比：

2/19=0.1

实际空调采用等焓节能损失制冷剂膨胀功对制冷系数的影响约为：

5.3*(1-0.1)=4.8

较接近实际的空调循环及其与卡诺空调循环对比

研讨

更接近实际的空调循环？