空调系统热力学分析

《空调系统热力学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、天津城市建设学院高等工程热力学结课论文空调系统热力学分析专业：建筑与土木工程学号：12103085213121姓名：刘洋日期：2013-5-19空调系统热力学分析摘要：依据热力学第二定律的分析方法，对空调系统热力学模型中的四个子系统分别进行了分析，分析了造成空调系统能量利用率低的根本原因，提出了提高能量利用率的措施，对一实际空调系统进行了分析与计算。关键词：空调系统分析效率节能ThermodynamicAnalysisandEnergySavingforAirConditioningSystemsAbstract:Based

2、ontheexergyanalysismethodofthesecondlawofthermodynamics,carriesouttheexergyanalysisforfoursubsystemsinthethermodynamicsmodelofanairconditioningsystem.Analysesthereasoncausinglowenergyefficiencyoftheairconditioningsystem,andpointsoutsomemeasuresforraisingtheenergyeffic

3、iency.Makeexergyanalysisandcalculationforanactualairconditioningsystem.Keywords:airconditioningsystem,exergyanalysis,exergyefficiency,energysaving0引言能源的有效利用是当今世界的重大研究课题。在我国，建筑能耗占全社会总能耗的比例已经接近30％，而空调能耗又是建筑能耗的主体，而且所占的比例会越来越大。因此从整体角度研究空调系统能量利用的合理性、有效程度和各种损失就变得越来越重要。如何降低系

4、统的能耗，节约能源，传统的热力学第一定律分析方法仅从能量的数量上进行分析，存在着有时不能揭示真正薄弱环节和问题实质的不足。本文则尝试利用热力学第二定律的分析方法，揭示空调系统能量利用过程中存在的真正薄弱环节，提出提高空调系统能量利用率的根本措施。1空调系统的热力学模型热力学分析方法在分析中首先要建立实际分析对象的热力学模型。常规的集中空调系统的热力学模型如图1所示。图1空调系统热力学模型从图1中可以看出，常规空调子系统可以视为有冷却水、制冷机、空气处理器和空调对象四个子系统组成，冷却水系统主要由冷却塔和冷却水泵组成，制冷机系统主要

5、有制冷主机组成，空气处理系统则主要由空气处理机组和冷却水泵组成，空调对象系统主要由送、回风管道和末端送风装置组成。图1中各符号的含义如下：h1，h2分别为冷却塔进出口空气的比焓，KJ/kg；h3，h4分别为冷却水进出口比焓，KJ/kg；h5，h6分别为冷水供回水比焓，KJ/kg；h7为新风比焓，KJ/kg；h8，h9分别为空调送、回风比焓，KJ/kg；h10为排风比焓，KJ/kg；Gac为进出冷却塔空气质量流量，kg/s；Gc为冷却水质量流量，kg/s；Gf为冷水质量流量，kg/s；Gan为新风质量流量，kg/s；Gag为空调送风

6、质量流量，kg/s；Gav为排风质量流量，kg/s；W1为冷却塔风机功率，kW；W2为冷却水泵功率，kW；W3为制冷机功率，kW；W4为冷却水泵功率，kW；W5为空气处理机组风机功率，kW；W6为末端空气处理设备功率，kW；Qk为冷却塔的散热量，kW；Q1为空调系统冷负荷，kW。2空调系统的分析对能量的利用和转换过程传统分析方法是热力学第一定律分析方法，对图1所示的集中空调系统热力学模型进行分析，可以看出空调系统实质上就是增加了转换环节的电压缩式制冷系统。利用热力学第一定律进行分析，并根据空气质量平衡关系，设空调系统新风量等于排

7、风量，空调系统的热力学第一定律效率指标Ι可以表示为：热力学第一定律分析方法存在将不同质的能量等量齐观，不能反映热能利用设备的内部损失和揭示真正薄弱环节等不足。随着社会节能意识的不断增强，对能量利用过程的分析逐渐采用热力学第二定律的分析方法[1]。2.1环境参考点不同于一般的热力学状态函数数值计算中的参考点，函数的参考点是一个特定的、理想的外界，它由处于完全平衡状态下的大气圈、水圈和地壳岩石圈中选定的基准物组成，具有其确定的压力和温度，质疑状态的为零。根据参数本质是反映工质的做功能力，而做功能力是工质状态和环境状态的差别造成的

8、这一特性[2]，针对空调系统节能分析的具体特点，本文在分析中取室外设计工况——室外设计温度、当地大气压力和相对湿度为100％的饱和湿空气为参数的环境参考点。凡是与室外设计工况相同的空气和水状态，与环境之间没有差别，也就没有做功的能力，其值为零。