國立勤益科技大學 冷凍空調與能源系 實務專題成果展

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1 國立勤益科技大學 冷凍空調與能源系 實務專題成果展
CoolPack 一模擬 製冷系統的類比模型。 具體的目的為循環分析，主要組成部分 是能量分析和 -最優化。 國立勤益科技大學 冷凍空調與能源系 實務專題成果展 低溫冷凍系統探討 指導教授：林國堅 組別：二十組 專題學生：王伯瑞 林政諺 詹世輝 羅佳旭 游 傑 一、作品摘要 隨著低溫冷凍系統應用愈來愈廣泛之際，對於低溫之需求也越來越高。 若冷凍系統在發展，為排除單段蒸氣壓縮冷凍系統缺失，二段蒸氣壓縮低溫系統已在許多領域得到實際的應用，由於二段蒸氣壓縮低溫系統比單段蒸氣 壓縮冷凍系統更為複雜，系統於外在環境變化時，冷凝溫度會產生變化，若冷凝溫度提高，則高壓段排氣量減少，系統冷媒質量流率隨之變動，所以我們以四 種冷媒HCFC R-22，HFC R-134a、R-507A、R-404A 以相同的數據考量下，利用COOLPACK來找出HCFC與HFC冷媒中是否HCFC的效率最高以及環保冷媒中C.O.P最佳化者是？單段壓縮在冷凝溫度偏低下，能否有兩段壓縮般的效率。 R-22 COP R-134A COP R-507A COP R-404A COP 單段壓縮 1.552 1.514 1.330 1.314 兩段壓縮一次膨脹 2.492 2.458 2.199 2.176 兩段壓縮兩次膨脹 2.23 2.211 2.022 2.005 以上分析資料是根據 COOLPACK的計算結果。 上述結果計算條件為蒸發溫度-38℃時，冷凍能力1500 kCal/h，蒸發溫度 37℃、、壓縮機等熵效率 70﹪，無熱交換器相同條件下之COP計算結果。 二、軟體說明 C.O.P 低溫冷凍系統探討中，可以透過COOLPACK軟體，模擬出各種冷媒的P-H圖、焓值、熵值、比容值、C.O.P值…等等，觀察膨脹冷凝等變化，故本專題使用此軟體進行冷凍系統模擬。 冷媒 CoolPack 一模擬 製冷系統的類比模型。 具體的目的為循環分析，主要組成部分 是能量分析結果和 -最優化的效能。 四、結論與心得 單段壓縮 本文主要目的是以達到最大COP為準則 ，若欲得較低之蒸發溫度時，引起系統壓縮比及壓縮機吐出口冷媒溫度提高，致使壓縮機效率降低，造成能源浪費、機件故障及冷凍油碳化的情形之發生，故改採用二段壓縮冷凍系統來克服此一問題，但二段壓縮冷凍系統之冷媒選用的組合對於影響壓縮機效率及冷凍效果甚大，因此，在根據蒙特婁議定書締約國會議二段壓縮冷凍系統冷媒組合是值得研究的課題。 二段壓縮一段膨脹式 二段壓縮兩次膨脹式 但HCFC 系冷媒在 2030 年 1 月 1 日起全面廢止， 美、日等先進國家，決定自 2010 年起不再使用 HCFC-R22 於新設備中。而現階段以不含 氯元素，對臭氧層的破壞係數（ODP）為 0 的 HFC 冷媒來作為替代冷媒的可行性最高。 實驗裡我們利用COOLPACK發現以HCFC冷媒效率最高不過符合環保要求越來越高的現今社會下，尋找一種可完全替代的新冷媒亦或超越原先的效率將成為冷凍系統未來發展之趨勢。 三、實驗成果 以相同的蒸發溫度-37℃時，冷凍能力1500 kCal/h，蒸發溫度37℃、壓縮機等熵效率 70﹪，無熱交換器相同條件下。 使用HCFC R-22冷媒、HFC R-134a、R-404A、R-507A帶入COOLPACK中，以一段壓縮，二段壓縮兩次膨脹、二段壓縮一次膨脹的情況下，以HCFC R-22的冷媒C.O.P效果最佳HFC 中以 R-134a的冷媒其次，另外超低溫冷凍中以一段壓縮的性能最低，最不適用。