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| 復疊式機組與兩級壓縮式熱泵機組冷凍干燥系統循環特性的比較 |
| 來源：諾冰制冷 發布時間：2016-4-26 |
冷(leng)凍干燥(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)廣泛地應用于食品、生物、制藥、醫學、化工(gong)和(he)材料制備(bei)等領(ling)域，已成(cheng)為(wei)(wei)高(gao)附加值物料干燥(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)脫水的重要方法之一[1,2]。干燥(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)速率低、時間長、過程能耗高(gao)和(he)設(she)備(bei)投資費用大等缺點(dian)已成(cheng)為(wei)(wei)制約冷(leng)凍干燥(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)技(ji)術大規(gui)模工(gong)業應用的技(ji)術瓶頸。降低冷(leng)凍干燥(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)過程能耗，提高(gao)冷(leng)凍干燥(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)過程經濟(ji)性(xing),開發新型節能裝置，是冷(leng)凍干燥(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)技(ji)術發展的研(yan)究熱(re)點(dian)。
冷(leng)(leng)(leng)凍(dong)干(gan)燥(zao)(zao)過程中(zhong)(zhong)，干(gan)燥(zao)(zao)室中(zhong)(zhong)的(de)(de)加熱(re)(re)(re)擱板加熱(re)(re)(re)凍(dong)結(jie)物料(liao)，提(ti)供物料(liao)中(zhong)(zhong)冰升華(hua)所需要(yao)的(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)，從物料(liao)中(zhong)(zhong)逸(yi)出的(de)(de)水(shui)蒸(zheng)氣由水(shui)汽(qi)冷(leng)(leng)(leng)凝器(qi)捕(bu)集。按(an)照冷(leng)(leng)(leng)凍(dong)干(gan)燥(zao)(zao)機的(de)(de)常(chang)規操作條件，一(yi)般輻射加熱(re)(re)(re)擱板的(de)(de)工作溫(wen)度(du)(du)為(wei)60～80℃，水(shui)汽(qi)凝結(jie)器(qi)的(de)(de)工作溫(wen)度(du)(du)低于(yu)(yu)-40℃，冷(leng)(leng)(leng)源與熱(re)(re)(re)源的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)相差(cha)了(le)100～120℃，在干(gan)燥(zao)(zao)過程中(zhong)(zhong)同時需要(yao)熱(re)(re)(re)量(liang)和(he)冷(leng)(leng)(leng)量(liang)。熱(re)(re)(re)泵裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)可(ke)(ke)以使熱(re)(re)(re)量(liang)從低溫(wen)物體(ti)轉(zhuan)移到高溫(wen)物體(ti)，并可(ke)(ke)將(jiang)低溫(wen)熱(re)(re)(re)能(neng)轉(zhuan)變為(wei)可(ke)(ke)用(yong)(yong)的(de)(de)熱(re)(re)(re)能(neng)，而熱(re)(re)(re)泵裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)壓(ya)縮(suo)機的(de)(de)單級(ji)(ji)壓(ya)縮(suo)比一(yi)般不超過8～10[3],為(wei)了(le)獲得較低的(de)(de)蒸(zheng)發溫(wen)度(du)(du)和(he)較高的(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)凝溫(wen)度(du)(du),就要(yao)采(cai)用(yong)(yong)多級(ji)(ji)壓(ya)縮(suo)循(xun)環(huan)(huan),使單級(ji)(ji)的(de)(de)壓(ya)縮(suo)比降(jiang)低，效率(lv)提(ti)高。要(yao)提(ti)高冷(leng)(leng)(leng)凍(dong)干(gan)燥(zao)(zao)過程的(de)(de)經濟(ji)性(xing)和(he)系統能(neng)量(liang)的(de)(de)利用(yong)(yong)效率(lv)，可(ke)(ke)將(jiang)多級(ji)(ji)壓(ya)縮(suo)循(xun)環(huan)(huan)的(de)(de)熱(re)(re)(re)泵裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)用(yong)(yong)于(yu)(yu)冷(leng)(leng)(leng)凍(dong)干(gan)燥(zao)(zao)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)。
本文以R600a/R290和(he)R290為工質分別構(gou)建了復疊式循(xun)(xun)環和(he)二級壓縮循(xun)(xun)環的熱泵(beng)冷(leng)凍(dong)干燥(zao)系(xi)(xi)統。對(dui)二種熱泵(beng)干燥(zao)系(xi)(xi)統的構(gou)建方法和(he)循(xun)(xun)環性能進行了分析，計算并分析了冷(leng)凍(dong)干燥(zao)過程熱泵(beng)系(xi)(xi)統的中間溫度、加熱溫度和(he)冷(leng)阱溫度變化(hua)對(dui)系(xi)(xi)統循(xun)(xun)環特性的影響。
1.復疊式機組與兩級壓縮式熱泵冷凍干燥系統
復疊式熱泵冷凍機組干燥系統
復疊(die)式機組(zu)熱泵循(xun)環由(you)高溫(wen)級(ji)和低溫(wen)級(ji)兩部(bu)分組(zu)成，兩部(bu)分自成獨立循(xun)環系(xi)統，用冷(leng)凝蒸發器將這兩個系(xi)統聯系(xi)在一(yi)起，它既是(shi)高溫(wen)級(ji)的蒸發器也是(shi)低溫(wen)級(ji)的冷(leng)凝器
高溫級循環(huan)由高溫級壓(ya)(ya)縮機、干燥(zao)(zao)室加熱(re)器(qi)、旁通換熱(re)器(qi)、節流閥和冷(leng)(leng)凝(ning)蒸發(fa)器(qi)組(zu)(zu)成(cheng)封(feng)閉(bi)循環(huan)。循環(huan)工(gong)質(zhi)在干燥(zao)(zao)室加熱(re)器(qi)的(de)擱(ge)板內冷(leng)(leng)凝(ning)，加熱(re)凍結(jie)(jie)的(de)含濕(shi)物(wu)料，在低(di)壓(ya)(ya)下使(shi)物(wu)料中的(de)冰升(sheng)華(hua)為水(shui)蒸氣，使(shi)物(wu)料脫水(shui)。低(di)溫級循環(huan)由低(di)溫級壓(ya)(ya)縮機、冷(leng)(leng)凝(ning)蒸發(fa)器(qi)，節流閥和水(shui)汽(qi)(qi)凝(ning)結(jie)(jie)器(qi)組(zu)(zu)成(cheng)封(feng)閉(bi)循環(huan)。循環(huan)工(gong)質(zhi)在水(shui)汽(qi)(qi)凝(ning)結(jie)(jie)器(qi)管內蒸發(fa)，降低(di)水(shui)汽(qi)(qi)凝(ning)結(jie)(jie)器(qi)溫度，并捕集干燥(zao)(zao)過程中升(sheng)華(hua)的(de)水(shui)蒸氣，以維(wei)持系(xi)統的(de)真空和防止水(shui)蒸氣進入(ru)真空泵(beng)。
在(zai)間歇式(shi)冷凍(dong)干燥系統中，由(you)于(yu)升(sheng)華干燥過程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)蒸(zheng)(zheng)氣全(quan)部由(you)水(shui)(shui)汽(qi)凝結器捕集(ji)，如果忽略升(sheng)華—凝結過程(cheng)中升(sheng)華水(shui)(shui)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)的(de)(de)(de)(de)顯熱(re)(re)變化，則干燥過程(cheng)干燥室的(de)(de)(de)(de)加(jia)熱(re)(re)負(fu)荷(he)(he)與水(shui)(shui)汽(qi)凝結器的(de)(de)(de)(de)冷凝負(fu)荷(he)(he)大(da)致(zhi)相(xiang)等。在(zai)此系統中熱(re)(re)泵的(de)(de)(de)(de)制熱(re)(re)量則大(da)于(yu)干燥過程(cheng)所需(xu)的(de)(de)(de)(de)加(jia)熱(re)(re)量，多余熱(re)(re)量可用于(yu)彌補干燥室的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)量損失，以及由(you)旁通(tong)換熱(re)(re)器加(jia)以利用，如加(jia)熱(re)(re)清洗(xi)消毒用水(shui)(shui)、用于(yu)冷凍(dong)干燥物料的(de)(de)(de)(de)前處(chu)理過程(cheng)等。
兩級壓縮式熱泵冷凍干燥系統
兩級壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)循(xun)環是將來自蒸發器(qi)的低(di)壓(ya)(ya)(ya)蒸汽(qi)先(xian)經低(di)壓(ya)(ya)(ya)級壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)到某一中(zhong)間(jian)壓(ya)(ya)(ya)力,然后進入高壓(ya)(ya)(ya)級壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)到冷凝壓(ya)(ya)(ya)力，這樣(yang)既可以滿足熱泵(beng)系統蒸發溫(wen)度和(he)冷凝溫(wen)度的要(yao)求,又可使壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機的壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)比控(kong)制在合(he)理范圍(wei)內(nei)。
兩(liang)級(ji)(ji)壓(ya)縮按其(qi)節(jie)(jie)(jie)流(liu)方式和高壓(ya)級(ji)(ji)壓(ya)縮機的吸氣(qi)狀態(tai)可分為(wei)：兩(liang)級(ji)(ji)節(jie)(jie)(jie)流(liu)中間(jian)完(wan)全(quan)(quan)冷卻循(xun)環、兩(liang)級(ji)(ji)節(jie)(jie)(jie)流(liu)中間(jian)不完(wan)全(quan)(quan)冷卻循(xun)環,一級(ji)(ji)節(jie)(jie)(jie)流(liu)中間(jian)完(wan)全(quan)(quan)冷卻循(xun)環和一級(ji)(ji)節(jie)(jie)(jie)流(liu)中間(jian)不完(wan)全(quan)(quan)冷卻四(si)種循(xun)環形式。采用一級(ji)(ji)節(jie)(jie)(jie)流(liu)時，工(gong)質液體是(shi)直接從冷凝壓(ya)力節(jie)(jie)(jie)流(liu)到蒸(zheng)發壓(ya)力，可利(li)用其(qi)壓(ya)力差實(shi)現遠距離(li)或向(xiang)高處供(gong)液，而且易于調(diao)節(jie)(jie)(jie)。
一(yi)級節流(liu)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)(jian)完(wan)全冷卻循環與一(yi)級節流(liu)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)(jian)不完(wan)全冷卻循環的唯一(yi)不同之點(dian)是低(di)壓(ya)(ya)級壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)(ji)(ji)的排(pai)氣在(zai)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)(jian)冷卻器中(zhong)(zhong)被(bei)冷卻成飽和(he)蒸汽(qi)。低(di)壓(ya)(ya)級壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)(ji)(ji)排(pai)氣冷卻時(shi)要放出過熱(re)熱(re)量,因而在(zai)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)(jian)冷卻器中(zhong)(zhong)要引起中(zhong)(zhong)壓(ya)(ya)液體(ti)工質的蒸發(fa),這(zhe)將使高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)(ji)(ji)的流(liu)量增加(jia)。但高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)(ji)(ji)所(suo)吸入的不再是過熱(re)蒸汽(qi)，而是飽和(he)蒸汽(qi)。因此，高壓(ya)(ya)級壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)(ji)(ji)的排(pai)氣溫度不會(hui)過高，這(zhe)對(dui)絕熱(re)指數較高的工質比較有利。
由冷(leng)(leng)(leng)(leng)阱(jing)（蒸(zheng)(zheng)發器(qi)）的(de)(de)低(di)(di)壓(ya)(ya)(ya)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)8由低(di)(di)壓(ya)(ya)(ya)級壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)吸(xi)(xi)入(ru)，并壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)到中(zhong)(zhong)間(jian)壓(ya)(ya)(ya)力(li)Pm后進(jin)(jin)入(ru)中(zhong)(zhong)間(jian)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)，被其中(zhong)(zhong)的(de)(de)循環工(gong)質(zhi)液(ye)(ye)體冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)為該(gai)壓(ya)(ya)(ya)力(li)下的(de)(de)飽和蒸(zheng)(zheng)汽(qi)，與經節(jie)流(liu)閥(fa)的(de)(de)閃(shan)發蒸(zheng)(zheng)汽(qi)6一同被高壓(ya)(ya)(ya)級壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)吸(xi)(xi)入(ru)，壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)到冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝壓(ya)(ya)(ya)力(li)Pk進(jin)(jin)入(ru)干燥室加熱(re)器(qi)和旁(pang)通換熱(re)器(qi)（冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝器(qi)）。高壓(ya)(ya)(ya)液(ye)(ye)體分(fen)成兩路，一路經節(jie)流(liu)閥(fa)節(jie)流(liu)至(zhi)中(zhong)(zhong)間(jian)壓(ya)(ya)(ya)力(li)Pm進(jin)(jin)入(ru)中(zhong)(zhong)間(jian)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)，利用其產生的(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)量來冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)低(di)(di)壓(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)的(de)(de)排氣和盤(pan)(pan)管中(zhong)(zhong)的(de)(de)液(ye)(ye)體，吸(xi)(xi)熱(re)蒸(zheng)(zheng)發后的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)和低(di)(di)壓(ya)(ya)(ya)級壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)的(de)(de)排氣一同進(jin)(jin)入(ru)高壓(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)；另一路高壓(ya)(ya)(ya)液(ye)(ye)體在(zai)中(zhong)(zhong)間(jian)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)的(de)(de)盤(pan)(pan)管內過(guo)冷(leng)(leng)(leng)(leng)后經節(jie)流(liu)閥(fa)節(jie)流(liu)至(zhi)蒸(zheng)(zheng)發壓(ya)(ya)(ya)力(li)Po，在(zai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)阱(jing)（蒸(zheng)(zheng)發器(qi)）中(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)熱(re)蒸(zheng)(zheng)發。
循環特性的計算
為了(le)考察(cha)熱(re)泵(beng)循(xun)環(huan)冷(leng)凍干燥系統的(de)能量利(li)用效率，可根據(ju)圖1(b)所(suo)示復疊(die)(die)熱(re)泵(beng)循(xun)環(huan)的(de)工作狀態點來計算復疊(die)(die)循(xun)環(huan)的(de)供熱(re)系數COPC：
(1)
與(yu)復疊式熱泵循環類(lei)似，由(you)圖2(b)所示(shi)的(de)狀態點，可將兩級壓縮中(zhong)間完全(quan)冷卻熱泵循環的(de)COPT表(biao)示(shi)為(wei)：
(2)
式(shi)中，Qk表示(shi)(shi)冷凝器的加(jia)熱(re)負(fu)荷(he)(he)，kW，該(gai)加(jia)熱(re)負(fu)荷(he)(he)為干燥室加(jia)熱(re)器的熱(re)負(fu)荷(he)(he)與旁(pang)通換熱(re)器加(jia)熱(re)負(fu)荷(he)(he)之和；Nd表示(shi)(shi)低(di)溫級(ji)(ji)或低(di)壓級(ji)(ji)壓縮(suo)機的輸入(ru)功率，kW；Ng為高溫級(ji)(ji)或高壓級(ji)(ji)壓縮(suo)機的輸入(ru)功率，kW。
2.計算結果的分析與討論
在復疊式熱泵冷凍(dong)干燥系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)，高溫(wen)(wen)級(ji)(ji)(ji)以R600a為工質，低(di)溫(wen)(wen)級(ji)(ji)(ji)以R290為工質[5]。為了研究(jiu)該系(xi)統(tong)(tong)能量(liang)利(li)用質量(liang)的情(qing)況，針對上(shang)述系(xi)統(tong)(tong)進行(xing)了分(fen)析。計算中(zhong)制冷量(liang)Qo取(qu)3.1kW,低(di)溫(wen)(wen)級(ji)(ji)(ji)循(xun)環(huan)的蒸(zheng)(zheng)發(fa)溫(wen)(wen)度(du)T0取(qu)為-40℃，高溫(wen)(wen)級(ji)(ji)(ji)循(xun)環(huan)的冷凝(ning)(ning)溫(wen)(wen)度(du)TK為80℃，冷凝(ning)(ning)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器的傳熱溫(wen)(wen)差(cha)為5℃。Tm定義為高溫(wen)(wen)級(ji)(ji)(ji)循(xun)環(huan)的蒸(zheng)(zheng)發(fa)溫(wen)(wen)度(du)。高溫(wen)(wen)級(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機和低(di)溫(wen)(wen)級(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)級(ji)(ji)(ji)的等熵(shang)效(xiao)率均取(qu)0.75。為了避免使高溫(wen)(wen)級(ji)(ji)(ji)循(xun)環(huan)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)后進入兩相區，計算中(zhong)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機吸氣過熱度(du)取(qu)為10℃。
對于兩級(ji)(ji)壓(ya)縮一級(ji)(ji)節流(liu)中間完全(quan)冷卻(que)的熱(re)泵循(xun)環，系(xi)統的工質為R290。為了便于比(bi)較和分析，計算中制冷量Qo、低壓(ya)級(ji)(ji)循(xun)環的蒸發溫(wen)度(du)T0、高壓(ya)級(ji)(ji)循(xun)環的冷凝溫(wen)度(du)TK、壓(ya)縮機等熵效(xiao)率等與復疊(die)式熱(re)泵循(xun)環的計算參數相同。
中間溫度變化對循環特性的影響
當中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)溫(wen)度(du)變化(hua)(hua)時(shi)，對于(yu)復(fu)(fu)疊(die)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)和兩(liang)(liang)級(ji)(ji)壓縮(suo)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)冷凍干燥系統，均(jun)存在最(zui)佳(jia)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)溫(wen)度(du)使系統的(de)(de)(de)COP值(zhi)(zhi)達到(dao)(dao)最(zui)大(da)，而(er)且(qie)復(fu)(fu)疊(die)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)COP值(zhi)(zhi)高(gao)于(yu)兩(liang)(liang)級(ji)(ji)壓縮(suo)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)。當中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)溫(wen)度(du)為(wei)25℃時(shi)，復(fu)(fu)疊(die)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)COP值(zhi)(zhi)達到(dao)(dao)最(zui)大(da)值(zhi)(zhi)1.89；當中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)溫(wen)度(du)為(wei)30℃時(shi)，兩(liang)(liang)級(ji)(ji)壓縮(suo)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)COP值(zhi)(zhi)達到(dao)(dao)最(zui)大(da)值(zhi)(zhi)1.87。當中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)溫(wen)度(du)從(cong)15℃變化(hua)(hua)到(dao)(dao)35℃時(shi)，復(fu)(fu)疊(die)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)COP值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)幅(fu)度(du)小于(yu)1％，而(er)兩(liang)(liang)級(ji)(ji)壓縮(suo)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)COP值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)幅(fu)度(du)為(wei)1.75％，表明中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)溫(wen)度(du)變化(hua)(hua)對復(fu)(fu)疊(die)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)運行(xing)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影響(xiang)較小。復(fu)(fu)疊(die)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)供熱(re)(re)(re)(re)性(xing)(xing)能(neng)略高(gao)于(yu)兩(liang)(liang)級(ji)(ji)壓縮(suo)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)，中(zhong)(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)對復(fu)(fu)疊(die)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)和兩(liang)(liang)級(ji)(ji)壓縮(suo)式(shi)熱(re)(re)(re)(re)泵(beng)(beng)(beng)(beng)整體供熱(re)(re)(re)(re)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影響(xiang)均(jun)較小。
冷凝溫度變化對循環特性的影響
當需(xu)要改變(bian)冷(leng)(leng)凍干燥過程加熱(re)操(cao)作條(tiao)件時，熱(re)泵的(de)冷(leng)(leng)凝溫(wen)度(du)也需(xu)隨之(zhi)改變(bian)。
當蒸發溫(wen)度(du)維持(chi)在(zai)－40℃不變(bian)且中間溫(wen)度(du)取最佳值時(shi)，熱(re)(re)(re)泵(beng)循(xun)環(huan)的(de)供(gong)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)隨(sui)冷(leng)(leng)凝(ning)溫(wen)度(du)的(de)上升而下降(jiang)。當冷(leng)(leng)凝(ning)溫(wen)度(du)由70℃升高到(dao)90℃,復疊式熱(re)(re)(re)泵(beng)的(de)供(gong)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)從(cong)2.05變(bian)化到(dao)1.75，降(jiang)低了(le)14.7%；而兩(liang)(liang)級壓(ya)縮式熱(re)(re)(re)泵(beng)的(de)供(gong)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)則從(cong)2.67降(jiang)至1.67,降(jiang)低了(le)19.3％，表明冷(leng)(leng)凝(ning)溫(wen)度(du)對(dui)兩(liang)(liang)級壓(ya)縮式熱(re)(re)(re)泵(beng)的(de)供(gong)熱(re)(re)(re)性能影響較大。因此，在(zai)熱(re)(re)(re)泵(beng)冷(leng)(leng)凍干燥系(xi)(xi)(xi)統實際(ji)運(yun)行中,只要(yao)(yao)能滿足加(jia)熱(re)(re)(re)的(de)溫(wen)度(du)要(yao)(yao)求,應適當控制熱(re)(re)(re)泵(beng)系(xi)(xi)(xi)統冷(leng)(leng)凝(ning)溫(wen)度(du)，以(yi)保證熱(re)(re)(re)泵(beng)系(xi)(xi)(xi)統獲(huo)得較高的(de)供(gong)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)(xi)數(shu)。
蒸發溫度變化對循環特性的影響
為了(le)捕(bu)集升(sheng)華干(gan)燥(zao)的(de)水(shui)蒸汽，冷(leng)凍(dong)(dong)干(gan)燥(zao)系統(tong)的(de)冷(leng)阱需(xu)維持在(zai)較(jiao)低的(de)溫(wen)(wen)度(du)水(shui)平。為了(le)考察冷(leng)阱工作溫(wen)(wen)度(du)對熱(re)泵干(gan)燥(zao)系統(tong)性(xing)能的(de)影響，本(ben)文計算了(le)蒸發溫(wen)(wen)度(du)變化時熱(re)泵冷(leng)凍(dong)(dong)干(gan)燥(zao)系統(tong)的(de)循環(huan)性(xing)能。
熱(re)泵循環(huan)供熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)著蒸(zheng)發溫度(du)升高而(er)增大(da)，當蒸(zheng)發溫度(du)從(cong)-50℃上(shang)升到-30℃,復疊式熱(re)泵的供熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)由1.76變化到2.02,增大(da)了(le)14.7％,兩級壓縮式熱(re)泵的供熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)則由1.74增至2.03,增大(da)了(le)16.7％，兩者(zhe)大(da)致相同。因此，在實(shi)際運行中只要能滿足捕集升華(hua)水蒸(zheng)汽的溫度(du)要求，提高冷(leng)(leng)阱的工作溫度(du)有利于熱(re)泵冷(leng)(leng)凍干燥系(xi)(xi)統獲得較高的供熱(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)和較好的經(jing)濟(ji)性。
3.結論
為了提(ti)高系統的(de)能量(liang)利用(yong)效率和系統運行(xing)的(de)經(jing)濟性(xing)，提(ti)高冷凍干燥(zao)過(guo)程的(de)經(jing)濟性(xing)，可將多級壓縮循環的(de)熱泵裝置用(yong)于冷凍干燥(zao)系統。
本文以R600a/R290和R290為工質分別構建了復疊式循環機組和二級壓縮循環的熱泵冷凍干燥系統。對二種熱泵干燥系統的構建方法和循環性能進行了分析，并分析和討論了冷凍干燥過程中熱泵系統中間溫度、加熱溫度和冷凝溫度對系統循環性能的影響。結果表明：復疊式熱泵和兩級壓縮式熱泵均可用于冷凍干燥系統，在常規的冷凍干燥條件下，兩者具有類似的循環性能，復疊式熱泵的供熱性能略高于兩級壓縮式熱泵，但復疊式熱泵冷凍機組的冷凝壓力遠低于兩級壓縮熱泵，從壓縮機和系統的強度要求方面考慮，復疊式熱泵的造價相對低廉，但缺點是在熱泵系統中需采用兩種循環工質。 |
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