1、模拟研究冷水机组减温器与冷却塔热水的可逆使用摘要在亚热带地区, 一个标准的水冷却塔可以可逆地使用，使用热水供热是减温器热回收系统的一部分，在寒冷季节当建筑冷负荷降低时，从空气中提取自由热。部分冷却水被泵入一个 RUWCT，用来加热周围环境潮湿的空气。本文提出了一种仿真研究，一个已开发的完整的、稳态 RUWCT 减温器热回收系统这样的数学模型。基于一个实际的冷水机组的结果表明开发的模型是稳定的，正如预期的模拟。对模型开发、制冷系统的运行特性与减温器和 RUWCT 进行了研究。为了满足一定的热负荷的冷水被泵入 RUWCT 所需的速率。对该系统操作条件下的最大的加热能力进行了评价。模拟结果还表明，当
2、建筑空间更高时，使用一个 RUWCT 比使用电加热备份规定在构建空间冷负荷低。关键词 仿真/水冷却器/减温器/冷却塔/热水供热1 介绍在这两种热带和亚热带地区，可以使用减温器，从中央冷水机组热回收用于建筑空调维修热水加热。然而，在亚热带地区，有可能是冷凝热，是由于减少建筑制冷的建筑物在冬季负荷恢复。为了提供全年无休 服务热水供应，备用水通常是由电力加热的，是必需的规定。鉴于亚热带在较冷的月份，周围空气温度通常在大约 15度，一个标准的水冷却塔可能是运行样本对热水在减温器热回收系统从周围空气中提取热量作为热源。如冷水机组仍然是按空调部分在经营，比如 7C 冷水被泵送至塔加热至 12 C。其中水是
3、由环境空气加热的。在寒冷季节，空气调节系统通常是在部分负荷条件下操作，从而使现有的水冷却塔可作为一个 RUWCT。许多减温器热回收热水采暖系统 RUWCTs 已经安装在亚热带地区，在中国南部和让人满意的操作若干年1,2。可以容易在年连续提供服务热水约 60，而不需要任模拟研究冷水机组减温器与冷却塔热水的可逆使用2何备份水加热的规定。为了更好地了解整个系统的运行特性，稳态数学模型实际在中国南部的水冷却器安装完成与一个过热蒸汽降温器和一个 RUWCT 已经发展的基础上。该模型的可用性，有许多感兴趣的操作参数，以及各种系统组件之间的相互作用，例如，冬季建筑冷负荷下降，而水的热负荷增加，通过减温器产生
4、的服务热水可以不在日常使用。因此，重要的是确定可用的最小冷负荷，以满足在这样一个热回收制度所需的最大热负荷。以前的相关工作包括广泛的文献审查，申请减温器回收热量用于热水供应3和的一个详细的理论分析热与质量传递发生在一个 RUWCT4。该审查表明，有没有报告引用关于水冷却器的数学模型完成了减温器和 RUWCT。K. Tan, S. Deng/建筑与环境 37 (2002) 741751一个稳定状态的推导本文报道对于冷水机组完成一个减温器和一个 RUWCT 用于热水供应的数学模型。根据冷水机组的技术规格模拟结果表明该模型是稳定的，并且结果与预期相同。用该模型对一些热回收系统重要操作参数完整的进行了
5、评价。模拟研究冷水机组减温器与冷却塔热水的可逆使用32 模型开发开发的模型是基于现有的水冷冷冻机组完成了减温器和 RUWCT 用于热水供应，其示意图示于图 1。他在制冷循环中使用的制冷剂是 R22。然而，应该指出的是，植物是一个实际的现场没有安装足够的交流，模型有适当的仪器精度验证。图 1 水冷式冷水机组减温器和一个 RUWCT 用于热水供应的示意图。2.1 假设以下假设在模型发展取得。制冷剂压降在所有热交换器（减温器，冷凝器和蒸发器）是可忽略的。发生在热力膨胀过程阀门为等焓过程。 有从系统中没有热量损失到周围的组件。 制冷剂的过热在蒸发器中的程度插座是固定的。制冷剂的过冷的浓度的程度该系统模
6、型分为五个部分（详细制冷循环如图所示 2）：压缩机 减温器 冷凝器 蒸发模拟研究冷水机组减温器与冷却塔热水的可逆使用4图 2 制冷循环完成与一个过热蒸汽降温器。2.2 压缩机一种压缩机模型来模拟基于给定的冷却负荷的制冷剂质量流量。对于建模的往复式封闭压缩机中，一个恒定的索引压缩 N，假设和用于 1.18 的值 R22。与已知的吸入和排出压力和入口制冷剂温度，压缩机排出的制冷剂温度在可以计算出来。(1)(1)/2nPT制冷剂的质量流率是由压缩机的工作容积和得到！该压缩机转速。容积效率？可见由下式给出(2)160CVtmv(3)21.9485vp2.3 减温器一个壳管式换热器，工作作为一个减温器，
7、作为在第一阶段的冷凝制冷空调 化周期。会议一直跟着叫热换热器研究了减温器。实际上，会发生制冷剂的冷凝在这个单元在某些操作条件。在过热蒸汽降温器，热量从热的制冷剂气体输送到水在服务热水电路。同 一个总的传热系数，乌德和传热面积，阿德，该减温器中，制冷剂与水的传热描述如下：(4)21()debwhdeQmCT(5)1xpedehUA模拟研究冷水机组减温器与冷却塔热水的可逆使用5式（4）根据台大或有效性的方法。 和制冷剂和自来水温度进入减温器，分别为式2T（5） ，导出了热交换器与流体之一发生相变排他地，仅是一个近似值，因为所研究的减温器可能已减温及相变发生在它里面的制冷剂的过程如6。与来自压缩机和
8、制冷剂的温度在进入过热降温器，任何制冷剂速率在减温器的模拟是看有无的热量在过热蒸汽降温器的制冷剂和热水之间交换的量超过了所需的加热负荷。这一数额热交换，QDE 的，依赖乌德和阿德，热水的质量流率，MH，以及水进入过热降温器，氏温度。在一个较低的热回收的效率更高。通常情况下，QDE 较大 的大于或等于加热负载系统中，因为一进入过热降温器的制冷剂的相当高的温度，即(6)dehQ有回收制冷剂留下的减温器可以是过热蒸汽或饱和蒸汽和液体，这取决于所需的加热负荷的系统。如果热量回收该减温区是足够的热水，即热交换只发生过热制冷剂蒸汽和供水之间的减温器时，制冷剂离开过热降温器，温度 T3 可以在由计算(7)2
9、3()hrpQmCT否则，水被加热到 时，它首先满足饱和制冷剂液体和饱和制冷剂中的两相区，且3T混合物再加热比 高，当它遇到过热的温度在降低过热区域的制冷剂7。因此，在仿真的第二次检查，是确保减温器回收的能量应有足够的用于加热水至所需水 温度， ，通常是基于服务热需水量。判别是(8)suphQ其中 Q 是热可从过热制冷剂蒸汽。可估计如下：(9)sup23()rvm水流入降温器加热到接近 的温度，并进一步加热成过热蒸汽。因此，能量回收减3T温器被分成两部分，且总能量的第二部分须回收热水系统。Q 可以通过以下方式评估(10) 3bohhiTQ模拟研究冷水机组减温器与冷却塔热水的可逆使用6基于方程（
10、8） ，如果校验失败，则制冷剂的流率需要进行调节，直到公式成立。因此，压缩机的模拟和减温器必须重复修改的估计压缩机排出压力 。2p为制冷剂和服务的热水热平衡由方程进行描述。 （11）和（12） 。制冷剂离开降温器的值 H3，可以由下式计算式（11）(11)23()rQmh热水排率，MH，由所需的水分测定热负荷。(12)()nbohiT2.4 聚光器未通过热水在过热蒸汽降温器吸收的热量排放至冷凝器的冷却水。该模拟冷凝器的目的是寻求冷却水流量和其从冷凝器离开温度。恒定的总传热系数， 的基础上，最大温度差，是假定的。传热过程在冷凝cdU器是由以下四个公式：(13)()cdwcCOciQmT在冷凝器中
11、， 被拒绝的热量，可以使用公式来计算。 （13） 。在过热蒸汽降温器cd出口的制冷剂状态从过热降温器的结果知仿真和制冷剂的值在冷凝器出口一个固定的程度的条件下可以进行评估过冷。(14)()cdwcCOciQmT(15)3di(16)1exp()ccdwUA方程（14）计算由冷却水吸收的热量，而式（15）描述的制冷剂之间的传热 和冷凝器中的冷却水。冷却水流速 MC，和水的温度离开冷却塔，控烟办公室，通过求解三同时计算方程。 （14） ， （15）和（16） 。一个超越方程的解从这些方程解得，并通过割线法求解。2.5 扩展设备目前的发展集中在恒温膨胀阀是保持恒定的程度过热度在蒸发器出口处。使蒸发器
12、的过热度，专家组，作为输入到模型中，避免了建模阀本身。因此模拟研究冷水机组减温器与冷却塔热水的可逆使用7(17)1sT在膨胀阀的热力学过程可以是被视为绝热。没有完成的工作，或热传递，该制冷剂膨胀前后的值不变。 (18)45h2.6 蒸发器蒸发器，干式壳管式蒸发器，是建模，假设总传热系数 ，对于两相和过热区evU两者是该方程的蒸发器，如下所示：(19)15()evtQmh(20)cweioCT(21)()evviv(22)1xpeevcwUAm制冷剂在蒸发器的仿真与执行的已知的值在蒸发器入口和假设在蒸发器出口处制冷剂状态。通过在蒸发器中的制冷剂所吸收的热量应该等于与从冷却水传送到蒸发器。就是说(
13、23)0.1evQ如果能量平衡是没有达到的，即方程。 （23）是不满足时，新的计算被调用，带有蒸发温度来， （蒸发器的估计饱和温度） 。通常经过几次迭代中，蒸发温度，可以发现，在该能量平衡存在。2.7 可逆使用水冷却塔（RUWCT）的热量通过在制冷剂吸收的总量蒸发器 ，是由两个空调风机盘管 evQ和 RUWCT。的冷却水的流速泵送进入 RUWCT，捷运，可以将上面的仿真分析后得到，当 的初步估计和 已被确认。2pevT模拟研究冷水机组减温器与冷却塔热水的可逆使用8其中 是从冷却盘管的负荷，并且也可以是最低或冬季冷负荷的建筑。被张志贤分clQ别设定为 12 C 和 7 C。方程（1） - （25
14、）形成一个减温器热回收热水采暖系统的稳态模型完成一个RUWCT。仿真结果将在下一节介绍一节。3 模拟在中国南方所开发的模型是基于安装在现有冷水机组厂房的技术规范进行测试。3.1.数据输入该冷水机组拥有 116 千瓦的额定制冷量,当它有 34 千瓦总功率消耗，根据空气调节条件。它的制冷输出可在四个阶段调控：额定 25-50-75-100外放。所用的 RUWCT 有一个正常的进气流量 330 立方米每分钟。由冷水机组提供服务的酒店大楼有20 个标准的客房，总空调面积 760 平方米。该模型需要的其他数据描述如下，服务热水采暖负荷可通过下面的等式8确定：(26) hhwhwKNqQCmTt其中 ，热
15、水比热; =3:4，系数为热水每小时使用的变化; N 4.17/whCkJg=40 床位数; Q =200 千克每 D，标准水消费; T =24，每天供水时间和 ET，服务热水温度差。每年冬季热水的平均温度差 40 ，最大为 45 。因此，平均和最大水加热负载分别是 52:56 千瓦和 59:13 千瓦。哪里 QCL=0:14 千瓦= M2，假定冷却负载每单位空调面积9和 AAC=760 平方米，空调区建筑的冷负荷计算所，(27)cllacQqA表 1 在模拟中使用的操作条件操作条件 冬天 过渡季节 夏天模拟研究冷水机组减温器与冷却塔热水的可逆使用9因此，最大的冷却负荷估计为 106:4 千瓦
16、，这被看作是在夏季冷负荷。在冬季的冷负荷被认为是夏季负荷的四分之一。 5 摄氏度为蒸发温度的初始估计值，及在该近似式压缩机的压力比为 3。对于水冷却器，其正常的凝结温度不高于 55 更高C，它被设置为上在仿真中的压缩机的排出压力的上限 仿真是在一个年度内四个不同的工作条件下进行。因为气候变化， 空间冷却和水加热负载的建设，QCL 和的 Qh，以及进水温度来减温器和冷凝器氏和 TCI，是多种多样的。这些都是详列于表 1。供暖负荷（kW）图 3 入口冷却水流速的 RUWCT 变化和用水热负荷的冷却负载的变化。3.2 仿真结果和讨论下四种不同的冷却负荷水平，即 25，50，75和满负载的 100时，
17、系统模拟在不同的建筑热水负荷下形成的。中仿真中，压缩机排出压力保持在 17 时 04分酒吧和减温器出口制冷剂温度结算 45:27C。制冷系统是运纳入样本内以 4:6 的平均蒸发温度C 和压缩机排放温度不显著从 66:41 改变，范围 C 至 67:86C。仿真结果表明，水冷冷水机组系统的操作特性增加一个过热蒸汽降温器和连接到 RUWCT 后，虽然也有变化，但也能如预期般运作。图 3 示出了不同的冷却负载下，需要泵入 RUWCT 的冷却水热回收时，热水采暖负荷增加。在冬天，当冷水机组的部分负荷下运行，需要更多的冷却水被泵送到RUWCT。但在消夏，通常冷水机组是满负荷下运行，该 RUWCT 开始只
18、在较高热负荷模拟研究冷水机组减温器与冷却塔热水的可逆使用10运转，因此，几乎需要对冷却水在大多数热负荷的 RUWCT。由于受限于冷水机组的总制冷量，有各操作条件下的最大的水加热能力。他们是 36:9，40:1，43:1 和 46:2 千瓦为 4 的操作条件，分别作为在图 1 所示。 3 由虚线表示。比较来加热在表 1 所示的负载，它们比需要哪些小。这表明，根据改造冷水机组研究有最大的水加热要求的酒店建筑能力不足。仿真可以提供有用的信息为一个大小冷水机组时，同时用于空间冷却和服务的热水加热。在水热负荷的增加将导致增加的制冷剂质量流量循环中的制冷循环，如图 4 所示，压缩机章，通过改变制冷剂循环量
19、组装相应的输出能力。大量制冷剂流量，需要在较高的水热负荷。值得注意的是，相同的最大的制冷剂质量流量，0:708 公斤每s 时，是在冷冻机的最大水加热能力的四个不同的操作条件下。图 5 示出制冷剂在离开过热降温器的温度用的两个空间的变化而变化冷却和水加热负荷。当冷水机组操作在较高的空间的冷却负荷，用较小的热负荷在该系统中，制冷剂离开过热降温器仍在过热蒸汽形式。作为加热负载的增加，过热制冷剂蒸汽被冷却了更多水通过减温器，并且变得要么饱和蒸汽或饱和液体制冷剂的饱和蒸汽的混合物于减温器出口，这取决于对水的热负荷。它的温度，然后降低并保持以45:27 的饱和温度C。值得注意的是，当该冷水机组在满负荷的 25运行在冬天，制冷剂被充分降温在过热蒸汽降温器出口即使一个非常小的加热负载被添加到系统中。供暖负荷（kW）图 4 制冷剂流率与热负荷而变化。
