588 变频制冷热泵方程

背景

本篇方程主要针对单级蒸气压缩式变频制冷热泵装置,基本流程和循环图如下。

整理方程时作了一些简化,如装置处于稳定运行状态,不考虑热损失,各部件采用集总参数处理,不考虑工质在各部件中的流动压力损失,不考虑各辅件对工质状态、压力和能量的影响等,后续可随工作开展逐步细化。

装置方程

本篇中装置工质采用R134a,方程适用范围为工质蒸发温度0~30℃,冷凝温度40~80℃。

压缩机吸气密度

ROUEO=(9.85*TE*TE/1000-4.91*TE+620.91)*(TE/(TE+DTE))

式中,ROUEO为密度,kg/m3TE为工质蒸发温度,KDTE为工质出蒸发器过热度,K

工质流量

MCOM= VPR* CVCOM* NCOM* ROUEO

式中,MCOM 为工质流量,'kg/sVPR为压缩机每转排量,m3/rCVCOM为压缩机输入系数,无因次;NCOM为压缩机转数,r/sROUEO为进压缩机工质气体密度,kg/m3

压缩机进气焓

HEVS=1000*(111.28+1.5134*TE-1.69*TE*TE/1000)

CPEV=3.555556*TE*TE/100-14.89067*TE+2312

HEVO=HEVS+ CPEV *DTE

式中,HEVS 为蒸发温度下工质饱和气焓,J/kgTE为工质蒸发温度,KCPEV为蒸发压力下工质气体定压比热,J/(kg.K)HEVO为蒸发器出口(压缩机进口)工质气体焓,J/kgDTE为蒸发器出口(压缩机进口)工质过热度,K

压缩机进气熵

SEVS=1000*(2.1544-2.61*TE/1000+3.8237*TE*TE/1000000)

SEVO= SEVS+ CPEV *DTE/TE

式中,SEVS 为蒸发压力下工质饱和气熵,J/(kg.K)SEVO为工质出蒸发器(进压缩机)气体熵,J/(kg.K)

压缩机排气焓

SCVS=1000*(0.68+6.76*TC/1000-1.10623*TC*TC/100000)

CPCV=0.47875*TC*TC-297.31619*TC+47302

TCOMOS=TC+TC*( SEVO- SCVS)/ CPCV

HCVS=1000*(-361.72+4.487*TC-6.36*TC*TC/1000)

HCVOS=HCVS+ CPCV *( TCOMOS -TC)

式中,SCVS为工质冷凝压力饱和气焓,J/kgTC为工质冷凝温度,KCPCV为工质冷凝压力下气体定压比热,J/(kg.K)TCOMOS为压缩机等熵压缩排气温度,KHCVS为冷凝压力下饱和气焓,J/kgHCVOS为压缩机等熵压缩排气焓,J/kg

压缩机功率和排气温度

PCOMS= MCOM*( HCVOS - HEVO)

PCOM= PCOMS/ CPCOM

TCOMO=TC+( HEVO+ PCOM/MCOM - HCVS)/ CPCV

式中,PCOMS为压缩机等熵压缩功率,WPCOM为压缩机实际压缩功率,WCPCOM为压缩机效率(包括等熵效率、机械效率、电机效率等),无因次;TCOMO为压缩机实际排气温度,K

冷凝器出口焓

HCLS=1000*(256.06-1.4547*TC+4.65*TC*TC/1000)

CPCL=0.30375*TC*TC-188.2136*TC+30650

HCLO=HCLS- CPCL *DTC

式中,HCLS为工质冷凝压力下饱和液焓,J/kgCPCL为工质冷凝压力下液体比热,J/(kg.K)HCLO为出冷凝器工质液体焓,J/kgDTC为工质出冷凝器过冷度,K

装置的吸热/制冷量(W

QE= MCOM*( HEVO - HCLO)

装置的制热/排热量(W

QC= QE+ PCOM

制热/制冷系数

COPH=QC/PCOM

COPR=QE/PCOM

式中,COPH为制热系数,无因次;COPR为制冷系数,无因次。

冷凝器、蒸发器面积

FC=QC/(KC*(TC-TCS))

FE=QE/(KE*(TES-TE))

式中,FC为冷凝器面积,m2KC为冷凝器传热系数,W/(m2.K)TCS为冷凝器载热介质温度,K

FE为蒸发器面积,m2KE为蒸发器传热系数,W/(m2.K)TES为蒸发器载热介质温度,K

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