实现空调制冷效率最高的循环方式.doc

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1、实现空调制冷效率最高的循环方式众所周知，空调是一种把热量由低温热源转移到高温热源的装置。理论上，实现逆卡诺循环时循环时，其效率最高。但是气体的等温过程很难实现，因此才有冷媒压缩--蒸汽的技术方案，就是以冷媒的相变代替循环中的等温过程。但是如果仔细考察一下实际的工作环境，就会发现这种模拟逆卡诺循环的技术方案，并非实现把热量由室内转移到室外效率最高的工作方式，原因就是理论中，效率最高的逆卡诺循环的温差是室内的温度与室外温度的差，但是实际应用中，通常会要求空调室内机的出风口的温度，比室内实际温度低8--10度，(貌似国家有相关标准啊)实际上是三个热源。这样压缩--蒸汽技术方案的实

2、际工作温差是蒸发器与室外温度的差，和室内温度无关，这温差比室内温度与室外温度的差，要大至少8--10度。大家都明白温差对逆卡诺循环效率的影响，因此，现在普遍应用的以冷媒相变模拟逆卡诺循环的技术方案不是效率最高的方案。那么什么才是家用空调效率最高的技术方案呢。那就是逆卡诺循环与诺伦兹循环的结合，不再使用冷媒封闭循环，而是空气的开放循环，循环过程是绝热压缩--等温压缩--绝热膨胀--等压膨胀。因为其中一个过程是等压膨胀，可以取消该过程，代之直接对大气开放，不但可以减少一个热交换器，而且还减少了热交换温差带来的能耗。具体描述一下就是，把室内空气直接进行绝热压缩，使其温度升高到略高

3、于室外温度时，再送到室外进行(近似)等温压缩(唯一次热交换)，压缩程度取决进行绝热膨胀后，温度能否低于室内温度8--10度，然后进行绝热膨胀，回收膨胀功，膨胀后的空气直接送入室内，完成一个开放循环。该技术方案和冷媒相变方案相比，效率高的部分有三点:一是降低绝热压缩部分的能耗，二是消除了冷媒相变过程中的等压压缩部分，三是只有一次热交换过程，相比较少了一次热交换温差带来的损耗。例如:工况要求室内温度为25摄氏度，室外温度为35摄氏度，室内机出风口温度为15摄氏度，热交换温差为5摄氏度时。其中由A-D(绝热压缩)D-I(等温压缩)I-J(绝热膨胀)J-A(等温膨胀)围成的矩形，为

4、35度至15度的两个热源，无交换温差的理想逆卡诺循环能耗，由B(冷媒在压缩机进气口温度)，F(冷媒在压缩机出气口温度)，G(冷媒蒸汽温度降低到液化温度，开始液化放热)，H(冷媒液化完成)，J(冷媒汽化开始)，A(冷媒汽化结束，蒸汽温度开始升高)，B(冷媒温度升高，进入压缩机，一个工作循环结束)围成的不规则图形是压缩--蒸汽技术方案带两个热交换温差的能耗水平.该方案的能耗水平是由C(室内空气温度)，E(绝热压缩后温度，等温压缩开始)，H(等温压缩结束，绝热膨胀开始)，J(绝热膨胀结束，空气直接排放回室内)带一个热交换温差形成的梯形图形，由图形面积的对比可以直观比较三种方案的能

5、耗水平数据比较理想逆卡诺的理论温差是20度，压缩--蒸汽的温差，即使不计算其中等压压缩的损耗，温差也在30度，该方案的实际温差是20度，可以说，相同工况下，本方案的能耗水平是最低的。应该是空调能耗水平的极限了。潜热会对该方案造成不利影响，降低节能比例，但不会导致效率低于冷媒相变方案。