【摘 要】
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随着制冷技术的应用及快速发展,“安全”和“环保”成为在“碳达峰、碳中和”的时代背景下大型制冷系统亟需解决的热点问题。间接制冷系统由于其具有更高的安全性和环保性而引起了广泛重视。课题以冷库间接制冷系统为研究对象,搭建了冷库间接制冷系统实验台,探究载冷剂的热物性以及冷却器组合形式对冷库间接制冷系统性能的影响,通过调节载冷剂的流量,对LM-4/LM-8两种载冷剂和不同冷却器的系统性能开展实验研究,得到了
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随着制冷技术的应用及快速发展,“安全”和“环保”成为在“碳达峰、碳中和”的时代背景下大型制冷系统亟需解决的热点问题。间接制冷系统由于其具有更高的安全性和环保性而引起了广泛重视。课题以冷库间接制冷系统为研究对象,搭建了冷库间接制冷系统实验台,探究载冷剂的热物性以及冷却器组合形式对冷库间接制冷系统性能的影响,通过调节载冷剂的流量,对LM-4/LM-8两种载冷剂和不同冷却器的系统性能开展实验研究,得到了两种载冷剂在使用不同冷却器的最佳工况。通过数学建模理论计算,探究了载冷剂流量的变化对间接制冷系统制冷效果的影响机理。计算了实际工程中的中型/大型冷库的全生命周期气候性能指标（LCCP）、初期建设和运行成本,分析得出了间接制冷系统相较直接制冷系统的优势、以及目前仍存在的问题,为今后间接制冷系统的发展提供了方向。结果表明:（1）载冷剂物性和冷却器组合形式都对系统的降温时间造成影响,在相同工况下,通过对比翅片顶排冷却器、光管墙排+翅片顶排冷却器和光管墙排+光管顶排冷却器3种冷却器,使用光管墙排+翅片顶排冷却器的LM-8载冷剂系统降温时间最短,比同工况下采用LM-4载冷剂的系统降温时间减小了30.4%;（2）找出了最佳工况对应的雷诺数,表明采用LM-8载冷剂的制冷系统最佳COPr和间接制冷系统综合最佳COPc分别比采用LM-4载冷剂的系统提高10.7%和10.9%;3种冷却器形式中,采用LM-8载冷剂的系统总能耗相较于采用LM-4载冷剂的系统总能耗分别低了5.8～13.6%,2.2～9.1%,3.3～7.2%;（3）载冷剂流速的增加会增大间接制冷系统的制冷量,但换热温差会降低。当流速提高到一定程度时,载冷剂的温度降低黏性增大阻碍了传热系数上升,导致制冷量上升过程趋于平缓。（4）载冷系统不发生改变时,通过提高制冷剂的蒸发温度会减小系统的换热温差,从而降低了载冷系统的换热量。制冷剂蒸发温度升高2.5℃,换热量降低45.3%,制冷剂蒸发温度升高5℃,换热量降低76.3%。（5）氨+载冷剂的间接制冷系统的CO2e高于氨直接制冷系统,而R404A+载冷剂的间接制冷系统的CO2e低于R404A直接制冷系统。间接制冷系统的建设成本低于直接制冷系统,而年运行成本高于直接制冷系统。综合比较表明,现有冷库使用氨+载冷剂的间接制冷系统能在保证安全的前提下实现较低的碳排放和较高的经济性。
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