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篇1

2．1離心泵與管理特性曲線

從圖1可看出，離心泵在制冷系統的管路工作中，無論出于哪一種工作狀態下，都只有一個工作點，如圖中A、B、C三個工作點。這三個工作點也是離心泵的工作曲線與管路工作曲線的交點。離心泵若在B點工作，泵輸出的能量比管路所需要的能量要高出很多，加大了流量，增加了管路的摩擦和阻力;離心泵若在C點工作，泵輸出的能量比管路所需要的能量要少，減少了流量。只有離心泵在A點工作時，泵輸出的能量等同于管路所需要的能量。

2．2水泵工作狀態

水泵轉速與水泵的流量和揚程成正比，水泵在制冷運行的過程中為了保證始終處于高效率區間內，就要調整水泵的運行模式，也就是根據實際的需要對水泵的數量進行增減，提高整個礦區的制冷效率，降低制冷降溫所消耗的能量。

3變頻技術實施

3．1變頻器

礦井下冷凍水循環的制冷系統中，每臺變頻器都會帶著一臺水泵，這樣在水泵的運行過程中，即使由于季節的變化給制冷系統帶來的負荷程度存在一定差異，變頻設備都能根據工作面的承受狀況，調節冷凍水循環的流量。變頻器是由本體、電抗器、濾波器以及其他輔助的機器構成，變頻器是對制冷系統中電動機轉動的速度進行控制，并且對制冷系統中可能會發生的故障加以預防，其工作原理主要是依靠變頻器每個構成機器間的相互配合。變頻器在使用之前要進行調試，調試成功之后才能正式投入運行。具體操作步驟是在電源接通后，將變頻器上的轉換開關調換到近距離控制模式，礦井制冷系統中電動機在不同溫度下運行的所需溫度，都可以通過在變頻器上選擇不同的速度來實現。如果在變頻器的運行或啟動時出現故障，都會自動停止運行或啟動。

3．2ABB變頻器

ABB公司的變頻器中，根據制冷系統不同的負荷來調節冷卻水的循環流量，主要是依靠對頻率輸出的控制，進而控制電動機輸出軸的功率。地面的冷卻水循環系統安裝了5臺循環水泵。

3．3運行方式

礦井制冷系統中關于變頻器的運用分為兩種模式，根據溫度對礦井制冷的需求分為夏季和冬季。夏季時，礦井對制冷降溫的要求比較高，所以制冷系統對熱量的負荷比較重，這也增加了冷卻水的流量。針對這樣的情況，可以通過調整變頻器的頻率，使變頻器與水泵達到同時運行的模式，來滿足礦井制冷降溫的要求。冬季時，礦井對制冷的要求相對要低得多，那么制冷系統對熱量的負荷也隨之降低，同時也減少了對冷卻水流量的要求。所以可以減少水泵的臺數，采用2臺水泵的運行，并且要求每臺水泵的運行頻率為30HZ左右。并且，由于水泵在冬季消耗的能量較低，一般采用低能耗的運行模式。

篇2

吸附制冷系統以太陽能、工業余熱等低品位能源作為驅動力，采用非氟氯烴類物質作為制冷劑，系統中很少使用運動部件，具有節能、環保、結構簡單、無噪音、運行穩定可靠等突出優點，因此受到了國內外制冷界人士越來越多的關注。

吸附制冷的基本原理是：多孔固體吸附劑對某種制冷劑氣體具有吸附作用，吸附能力隨吸附劑溫度的不同而不同。周期性的冷卻和加熱吸附劑，使之交替吸附和解吸。解吸時，釋放出制冷劑氣體，并在冷凝器內凝為液體；吸附時，蒸發器中的制冷劑液體蒸發，產生冷量。圖1是吸附制冷的理想基本循環系統示意圖，圖2是理想基本循環熱力圖。

圖1理想基本循環系統示意圖圖2理想基本循環熱力圖

圖1中、為切換系統吸附／解吸狀態的控制閥門，為節流閥；圖2中、分別為吸附態吸附率和解吸態吸附率，、為吸附起始和終了溫度，、為解吸起始和終了溫度。吸附制冷理想基本循環的由四個過程組成：(1)12，等容升壓；(2)23，等壓解吸；(3)34，等容降壓；(4)41，等壓吸附。(1)(2)過程需要加熱，(3)(4)過程需要冷卻，12561為制冷劑循環過程，當吸附床處于41階段時，系統產生冷量。

2吸附制冷技術研究進展

吸附制冷工作原理最早是由Faraday提出的[1]，而后在20世紀20年代才真正開始了吸附制冷系統的相關研究，由于當時提出的吸附制冷系統系統在商業上根本無法與效率高得多、功率大得多的系統競爭，因而并未受到足夠的重視。20世紀70年代的能源危機為吸附式制冷技術的發展提供了契機，因為吸附制冷系統可用低品位熱源驅動，在余熱利用和太陽能利用方面具有獨到的優點。進入20世紀90年代，隨著全球環境保護的呼聲越來越高，不使用氟氯烴作為制冷劑的吸附制冷技術引起了制冷界人士的廣泛興趣，從而使得吸附制冷技術的研究得以蓬勃的發展起來[2]。

吸附制冷吸附研究主要包括工質對性能、吸附床的傳熱傳質性能和系統循環與結構等幾個方面的工作，無論哪一個方面的研究都是以化工和熱工理論為基礎的，例如傳熱機理、傳質機理等等，限于篇幅，本文僅從技術發展的角度來概括吸附制冷的研究進展。

2.1吸附工質對性能研究

吸附制冷技術能否得到工業應用很大程度上取決于所選用的工質對，工質對的熱力性質對系統性能系數、初投資等影響很大，要根據實際熱源的溫度選擇合適的工質對。從20世紀80年代初到90年代中期，研究人員為吸附工質對的篩選做了大量的工作，逐漸優化出了幾大體系的工質對。按吸附劑分類的吸附工質對可分為：硅膠體系、沸石分子篩體系、活性炭體系（物理吸附）和金屬氯化物體系（化學體系）[2,3]。由于化學吸附在經過多次循環后吸附劑會發生變性，因而對幾種物理吸附類吸附體系的研究較多。幾種常用工質體系的工作特性總結于表1[4]。

表1固體吸附制冷工質對的工作特性和應用范圍工質對

制冷劑

毒性

真空度

系統耐壓強度

解吸溫度

℃

驅動熱能

標準沸點

℃

汽化潛熱

kJ/kg

沸石－水

100

2258

無

高

低

＞150

高溫余熱

硅膠－水

100

2258

無

高

低

100

太陽能、低溫余熱

活性炭－甲醇

65

1102

有

高

適中

110

太陽能、低溫余熱

活性炭－乙醇

79

842

無

適中

適中

100

太陽能、低溫余熱

活性炭纖維－甲醇

65

1102

有

高

適中

120

太陽能、低溫余熱

氯化鈣－氨

－34

1368

有

低

高

95

太陽能、低溫余熱

近幾年來，研究人員在吸附工質對方面的研究始終沒有停止，從理論和實驗兩個方面對各種工質對的工作特性進行了廣泛的研究。綜合考慮強化吸附劑的傳熱傳質性能，開發出較為理想的、環保型吸附工質對，從根本上改變吸附制冷工業化過程中所面臨的實際困難，是推動固體吸附式制冷工業技術早日工業化的關鍵。

2.2吸附床的傳熱傳質性能研究

吸附床的傳熱傳質特性對吸附式制冷系統有較大的影響。一方面，吸附床的傳熱效率和傳質特性直接影響制冷系統對熱源的利用；另一方面，傳熱傳質越快，循環周期越短，則單位時間制冷量越大。因此，提高吸附床的傳熱傳質性能是吸附式制冷效率提高的關鍵。

傳質速率主要取決于吸附解吸速度和吸附劑的傳質阻力，吸附劑的傳質阻力主要是由其孔隙率決定的，此外制冷劑氣體在吸附劑內的流程也對傳質阻力有很大影響，合理的吸附劑填充方式和吸附器設計可以有效降低傳質阻力。對于傳熱來講吸附床主要存在兩種熱阻[6]：吸附換熱器的金屬材料（換熱管道與翅片）與吸附劑之間的接觸熱阻；固體吸附劑的傳熱熱阻。因此，改善吸附床的傳熱特性，主要從減小這兩個熱阻的角度出發，或者依靠增大換熱面積來增加總的換熱量，也就是通過合理的吸附器結構設計來增加換熱量。

在加強傳質性能方面，比較有效的方法是通過改變吸附劑顆粒的形狀增加床層孔隙率以及在吸附床設計時設置制冷劑氣體的流動通道。

吸附器傳熱性質的加強首先是對吸附劑的處理，目前比較公認的方法有：采用二元混合物，讓小顆粒吸附劑摻雜在大顆粒吸附劑之間以減小吸附床的松散性；在吸附劑中摻入高導熱系數材料；通過固結等手段改變顆粒形狀，增大相互之間的傳熱面積，減少顆粒間的接觸熱阻[5]。減小吸附劑與吸附器翅片或器壁之間接觸熱阻可采用壓實或粘貼等方法。在吸附床的設計上，比較成熟的吸附床結構有翅片管式、板式、螺旋板式等[6]。

傳熱和傳質的加強經常是關聯在一起的，二者有時是對立的有時是統一的，例如床層孔隙率的增加會減小傳質阻力，但卻導致導熱熱阻的增加；而一個結構設計良好的吸附器往往會同時對傳熱和傳質起到促進作用，例如Melkon[7]所采用的將沸石粉末以極薄的厚度粘附在換熱管表面上的做法。因此，在具體實施傳熱傳質強化措施時必須綜合全面的考慮，選取最佳的方案。

2.3系統循環與結構的研究

從工作原理來看，吸附制冷循環可分為間歇型和連續型，間歇型表示制冷是間歇進行的，往往采用一臺吸附器；連續型則采用二臺或二臺以上的吸附器交替運行，可保障連續吸附制冷。如果吸附制冷單純由加熱解吸和冷卻吸附過程構成，則對應的制冷循環方式為基本型吸附制冷循環。如果對吸附床進行回熱，則根據回熱方式不同，可有雙床回熱、多床回熱、熱波與對流熱波等循環方式。下面簡單闡述一下幾種循環的基本原理。

基本循環在吸附制冷基本原理中已作介紹，其制冷過程是間歇進行的，增加床數并通過閥門的切換可實現連續制冷，但床與床之間無能量的交換。

20世紀80年代后期，Tchernev[8]、Meunier和Douss[9]等構建了雙床回熱循環，所謂回熱即利用一個吸附床吸附時放出的吸附熱和顯熱作為另一個吸附床的解吸熱量，回熱的利用率將隨著床數的增加而增加。回熱循環依靠床與床之間能量的交換來實現顯熱、吸附熱等熱量的回收，不僅可實現連續供冷，而且可大大提高系統COP。

熱波循環也是回熱利用的一種循環方式，是由Shelton[10]提出的。普通回熱循環中吸附床的溫度隨時間逐漸下降，同時解吸床的溫度逐漸上升，當兩床溫度達到同一溫度后，便無法繼續利用回熱而需采用外部熱源繼續解吸過程。Shelton認為，在吸附床中，如果能使床溫在與熱媒流動相垂直的方向上保持一致，而在熱媒流動方向上產生一陡坡（熱波），則能大大提高回熱效率。這一概念所描述回熱效率很高，但其實現尚有一定困難。

對流熱波循環是由Critoph[11]提出的，這種循環方式利用制冷劑氣體和吸附劑間的強制對流，采用高壓制冷劑蒸汽直接加熱、冷卻吸附劑而獲得較高的熱流密度。

根據吸附式系統的特點和溫度源的選擇，還可構筑多級和復疊循環制冷系統[2]。

從系統結構來看上述循環目前都是采用固定床方式實現的，因此在此有必要提及一種旋轉式吸附制冷系統，這種系統形式最早在20世紀80年代出現在美國的一些專利文獻中，但直到2000年左右才有比較系統的研究見諸報道[12,13]。這種系統結構采用旋轉方式使多個吸附制冷單元聯合運行，有效地利用了回熱，并在冷量輸出的連續性、穩定性和系統可控性等方面遠遠的優于以往的系統結構方式。

3吸附制冷技術在空調領域的應用前景

目前投入實用的吸附制冷系統主要集中在制冰和冷藏兩個方面，用于空調領域的實踐很少，只有少量在車輛和船舶上應用的報道。這主要是因為吸附制冷系統暫時尚無法很好的克服COP值偏低、制冷量相對較小、體積較大等固有的缺點，此外其冷量冷輸出的連續性、穩定性和可控性較差也使其目前不能滿足空調用冷的要求。趙加寧[14]提出在現有的技術水平下，可以結合冰蓄冷或作為常規冷源補充兩種方式將吸附制冷用于建筑空調。本文認為吸附制冷技術在空調領域的應用應立足于本身特殊的優勢，揚長避短，在特殊應用場合占據自己的位置。

吸附制冷與常規制冷方式相比，其最大的優勢在于利用太陽能和廢熱驅動，極少耗電，而與同樣使用熱量作為驅動力的吸收式制冷相比，吸附式制冷系統的良好抗震性又是吸收系統無法相比的。在太陽能或余熱充足的場合和電力比較貧乏的偏遠地區，吸附制冷具有良好的應用前景。

3.1可用于吸附制冷的熱力資源

我國太陽能資源很豐富，年平均日照量為5.9GJ/(m2·a)[14]。利用太陽能制冷是非常合理的，因為太陽能輻射最強的地區，通常是最需要能量制冷的地區，并且太陽輻射最強的時候也是最需要制冷的時候。

我國工業余熱資源的量很大，分布面很廣，溫度范圍也很寬，1990年的工業余熱統計數據[15]表明：我國工業余熱資源的回收率僅為33.5%，即2/3的余熱資源尚未被利用。

吸附制冷的良好抗震性使其在汽車和船舶等振動場合的應用成為可能。雖然吸收式制冷系統的工藝比較成熟，也可直接利用排氣廢熱，COP值相對于吸附式制冷來說也較高，但在車船這樣的運動平臺上，吸收式系統的溶液容易從發生器進入冷凝器以及從吸收器進入蒸發器，從而污染制冷劑以致不能正常運行。而吸附制冷系統結構簡單、可靠性高、運行維護費用低，能滿足車船的特殊要求。

常規汽車空調中使用的壓縮機要消耗大量的機械功，通常開動空調后，汽車發動機功率要降低10～12％，耗油量增加10～20％。汽車發動機的效率一般為35％～40％左右，約占燃料發熱量1/2以上的能量被發動機排氣及循環冷卻水帶走，其中排氣帶走的能量占燃料發熱量的30％以上，在高速大負荷時，汽車發動機排氣溫度都在400℃～500℃以上[16]。

船舶柴油機的熱效率一般只有30％～40％，約占燃料發熱量1/2的能量被柴油機的氣缸冷卻水及排氣等帶走。其中柴油機冷卻水溫度約為60℃～85℃，所帶走的熱量約占燃料總發熱量的25％；而柴油機排氣余熱的特點是溫度高，所帶走的熱量約占燃料總發熱量的35％[17]。

3.2吸附制冷系統自身的改進

吸附制冷系統能否最終在空調領域取得自己穩固的地位，最主要還要依靠吸附制冷系統自身性能的提高。在COP、單位質量吸附劑制冷量、單位時間制冷量的提高等研究方向上，許多研究者已取得了很多的成就并仍在辛勤的努力著。

此外，空調負荷對冷量的要求與制冰和冷藏系統不同，在實際中無論是建筑物還是車船的空調負荷都是動態變化的，這就要求冷源能夠及時響應空調系統的冷量要求，并且能夠保證連續的在一定時間內平穩供應冷量。吸附式制冷由于本身固有的特點，使其在試圖進行連續供冷時制冷量以波的形式出現。而且目前吸附式制冷系統運行的控制手段比較單一，公認的途徑有兩個：一是通過改變解吸階段的加熱速率以及吸附階段的冷卻速率來改變循環周期；二是強行改變等壓吸附時間，利用吸附過程中不同階段的吸附速度不同來調節冷量。由于吸附制冷系統的慢響應特性，這樣的控制手段無法使系統的冷量輸出滿足空調冷負荷經常變化的要求。冷量供應的連續性、穩定性和可控性可以統稱為冷量品質，目前這方面的研究尚未引起足夠的重視，如何有效地改善冷量品質是吸附制冷系統走向空調領域亟待解決的重要課題。

4結論

本文簡要介紹了吸附式制冷的基本原理，并從吸附工質對性能、吸附床傳熱傳質性能和系統循環幾個方面介紹了吸附制冷技術的研究概況。吸附制冷技術目前在空調領域的應用較少，本文認為吸附制冷憑借自身以太陽能和廢熱為驅動力、節能環保、運行可靠等優勢，將來很有希望在特殊場合的空調應用中找到自己穩固的立足點。

參考文獻

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14.趙加寧，邱玉瑞．太陽能固體吸附式制冷技術在我國建筑中的應用．暖通空調，2001，31（6）：32～34

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在本文中主要介紹以下三方面的改革措施：

（1）課堂教學內容選取課程改革后教學內容緊緊圍繞“工作崗位職業能力”這一主線，增添了學生分析和解決本專業較復雜的技術問題（如安裝、調試等）的專項技能訓練，同時輔以社會實踐和技術大賽、網絡平臺學生自學相結合的教學方式完成教學內容的有益補充，為學生可持續發展奠定良好基礎［2］。刪減了《空氣調節用制冷技術》課程的課本中原理部分繁瑣的計算部分，教學重點放在制冷系統、中央空調的安裝、運行、調試、節能控制策略方面的知識。使學生了解制冷和空調的基本原理，掌握各種制冷系統的各組成部件的結構、功用，掌握中央空調系統的基本組成、管理設備、負荷估算、噪音減震等知識點，掌握空調系統拆裝與調試；掌握中央空調系統的操作管理及常見故障分析的能力，掌握建筑物的節能控制的策略。增加了實際產品的部件、系統性能參數、特性、型號、操作手冊等作為必要的教學內容，進行優化、整合，使學生掌握的知識更加貼近崗位的職業技能需要。通過“兩增一減”的教學內容調整，教學內容更貼近高職類暖通工程專業學生的崗位技能和企業的需求

（2）建設校內與校外實訓基地為了趕上先進的空調制冷技術的發展速度，2008年學校投入5萬，2010年學校投入10萬新建建筑環境與設備綜合測試實驗室。近幾年來，我校不斷加大對實踐教學環境的投資，加大實驗室建設力度，制冷實驗、實訓中心已經建成并投入使用，實驗設備齊全，可進行制冷壓縮機拆裝、制冷壓縮機性能測試、制冷制熱空調系統、制冷系統故障檢測、制冷劑充注及系統試運行、中央空調制冷系統運行與維護等多項實驗項目，提高學生分析問題、解決問題及實際操作的能力。在校外實訓基地，聘請現場經驗豐富，理論功底深厚的專家做為指導教師，進行開放式教學［3］。利用企業設備檢修和項目改造機會豐富學生現場動手經驗，分別是我校學生參觀河南某電廠集控室中央空調調試和廠房通風改造現場的教學一景。

（3）教學資源開發我們對制冷技術方面現有公開出版教材全面篩選，選取更加適合專科生能力培養需求的教材，并形成了一套相對固定的課程教學資源。

①教材使用黃奕沄主編.《空氣調節用制冷技術》（第二版）（國家級十一五規劃教材），中國電力出版社，2007.3。

②擴充性資料學校圖書館累計藏書5萬多冊，電子閱覽室安裝了中文電子圖書系統，豐富的館藏為學生提供大量的輔助學習資料，擴充知識面，陶冶情操。同時課程相關教學文件均已上網，包括理論教學大綱、實踐教學大綱、實驗指導書、課程設計指導書、授課計劃等，指導學生自主、有效地學習。校園網絡課程輔助教學課件，內容結構層次清晰，圖文并茂，為學生提供網絡教學及課程指導。電子教案，幫助學生課后復習。附設多套自測試卷，學生可以自我檢查學習效果，網上考試系統方便教師對學生考核，及時反饋信息，有針對性地調整教學。開設校園網網上答疑，暢通學生與教師的溝通。

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引言

混凝土施工的主材選擇通常是水泥和砂石。如果砂石規格不統一，或是摻有較多雜質，其質量不合標準，將會導致混凝土施工后的質量。因此，砂石、水泥的選擇不僅要考慮到生產廠家、質量證明等，還要考慮到材料的雜質。建筑工程混凝土中的模板通常的重復利用的，在重復利用時模板表面難免會殘留浮土、雜物，使用前應做好清理工作。厚大體積混凝土施工是建筑工程施工中的基礎部分，施工環節相對復雜。本文主要從厚大體積混凝土入手，分析鋼筋支架兼做冷凝水管降溫原理。

1.分析厚大體積混凝土具有的特征

大體積混凝土其實就是體積大的混凝土，體積的橫斷面大于一米，且其面積大到可以使混凝土出現水化熱變化。在建筑工程之中，會使用許多大體積的混凝土，以滿足工程的結構要求。大體積混凝土本身具有以下特征：一是，對施工技術有很高的要求，特別是高層建筑和大型設備之中，對其要求更高，因為在高層建筑之中大體積混凝土的使用頻率更高。且該技術在施工的過程之中需連續澆筑，無法預留施工縫，無法中途停歇。二是，因為該混凝土的體積大，因此在澆筑的過程之中會產生較高的水化熱量，因為在這個過程之中熱量不易散發，因此會出現結構內部和外部的溫度出現較大的差距，使其出現溫度應力，這對施工質量造成一定的影響。因此，在建筑工程中使用該技術，需要全面的了解該技術的施工流程，掌握合理的施工技術，保障工程的順利完成。

2.大體積混凝土具體的施工流程

厚大體積混凝土的具體施工流程本來就是較為復雜的項目，這個過程是屬于動態目標控制的過程，需要根據大體積混凝土本身具有的特點進行分析。在項目施工之前，需要做好以下的準備工作：

一是，在施工之前需要深入了解工程的相關概況，包括結構設計、地地質條件、物理學指標、氣候環境等。在此基礎之上，需要準備好施工材料、設備以及人力等。

二是，評估施工地情況?；炷恋鼗┕で巴ǔＲ呀泴Φ鼗┕みM行設計分析，評估施工的安全性。因而在施工中，需要按照預先制定的計劃進行施工，因此需要評估施工地的狀況。如地基施工環境復雜，往往會存在各種因素影響施工進度，甚至改變施工計劃。因此，混凝土地基施工中要按照預定計劃先進行深基礎施工，再進行淺基礎施工，根據地基施工情況來調整施工進度。地基開挖中做好支護防護工作，確保施工環境安全[1]。

三是，制定施工方案。根據材料、設備、施工現場狀況、環境等制定施工方案，以施工溫度指標作為依據，合理且科學的進行方案的制定。施工方案需要按照相關的具體流程進行：第一，需要做好施工之前的準備工作；第二，混凝土的配置以及攪拌；第三，澆筑；第四，養護；第五，運輸。但是需要注意，大體積混凝土因為溫度散發不容易，因此需要控制好溫度，才能保障整個建筑項目的施工質量。

3.鋼筋支架兼做冷凝水管

3.1 降溫原理

按照施工單位的進度進行設計，在底板混凝土施工在氣溫較高的月份，但是為了保障施工質量，在施工的過程之中需要采取措施以此降低混凝土內部的溫度，確?；炷恋臏夭畈怀^25攝氏度。因為基礎底板較厚，且鋼筋較多，因此在施工的過程之中將鋼筋支架兼做冷凝水管，通過循環水以此降低混凝土內部的溫度。

3.2 布置

很多的建筑工程大體積混凝土中會存在上、中、下三層的鋼筋網，因此在綁扎鋼筋時，需要確定各層鋼筋網的平面位置和標高無誤后，方能進行鋼筋安裝。標高調整結束后，用粉筆在底板和側板畫上相應的間距，對號布設鋼筋，側墻箍筋，配合底板橫向筋布設，縱筋在箍筋里面的，待全部鋼筋就位后，才能穿去。應增設底板上層鋼筋的定位撐筋，直徑不小于20的鋼筋做成板凳筋，托住上層鋼筋，不致應操作人員走動而變形。底板和側墻的鋼筋，適當的節點進行焊接，確保網格的穩固不變形。設置好鋼筋支架的間距，并且將鋼筋固定，支架則采用48mm的鋼管。除此之外，鋼管支架的中間層需要兼做冷凝的水管，而冷凝的水管在中間層的鋼筋W管底部，為了保障鋼筋支架的穩定，需要將立柱和地層的鋼筋網進行焊接。為了保障冷凝水管的水循環的暢通性，需要在鋼管的支架上焊接，當做是止水片。

3.3 冷凝水管的制作以及循環設計

在建筑工程中冷凝管主要采用的是48mm的鋼管，端頭攻絲，將彎管接頭與直管的接頭連接。南北設置一條進水管，流向為從西至東。為了保障水壓和水流量，在進水管的位置設一臺加壓泵。在出水管的部位利用原有集水坑或電梯基坑作集水井，主要是用于收集流出的水，并且能夠方便加壓泵及時的將水抽上來重復灌入冷凝管進。一臺抽水加壓泵管多個循環冷凝管，每一個循環冷凝管進水口均設計一個閥門，以此控制水流速度和流量，達到控制混凝土內部溫度高低的功能。冷凝管主要是按照矩形排列，在地下室底板中間設置一層冷凝管，間距為兩米。為了保障冷凝管鏈接的牢固性，需要纏好膠帶以防漏水，并且在鋼筋和冷凝管兩者之間進行加固，減少振搗、灌注的損壞和失效。

3.4 厚大體積混凝土的表面養護和降溫

大體積混凝土施工工序是一個完整且比較復雜的過程，施工工序通常為選料-混凝土配置-攪拌-澆筑-拆模。為保證混凝土的完整性，通常從一邊開始澆筑。如果混凝土施工時有坡度，則要注意澆筑效果，應確?；炷翝仓浦另敳?，并預防出現蜂窩、空洞、麻面等缺陷?；炷翝仓笠⒁怵B護，保證混凝土澆筑的效果[3]。在混凝土澆筑完畢之后，需要覆蓋薄膜。薄膜和薄膜之間的搭接需嚴密，以此才能封住水分。并且需要以天氣作為根據，進行灑水養護，嚴密觀察混凝土的表面，確保混凝土表面的濕潤，這樣才能達到養護降溫。

3.5 囟鵲募嗖夂涂刂

因為混凝土施工的初期升溫較為快速，內部的溫度升高主要是在澆筑后的三天至五天，一般會在五天內溫度會升高至最高峰，因此需要根據溫度的變化進行澆筑。通過控制溫度，才能起到很好的降溫效果，避免混凝土出現裂縫。

4.結束語

建筑工程大體積混凝土施工過程中工序比較復雜，在施工前，把控好混凝土各種材料的選擇，做好各種材料的配置工作，才能保證混凝土質量達到要求。總體來講，大體積混凝土施工技術是運用會直接影響混凝土施工質量。雖然混凝土施工過程比較復雜，工序多，但只要嚴格按照混凝土相關標準和要求進行，通過降溫原理，進行鋼筋支架和冷凝水管的布置，冷凝水管的制作以及循環設計，加強厚大體積混凝土的表面養護和降溫，才能把控好混凝土施工質量。

參考文獻

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篇5

1 引言

6T超導Wiggler磁體是合肥同步輻射加速器的重要部件，它使光源的應用范圍由真空紫外和軟X波段擴展至1?左右的硬X射線領域，Wiggler磁體系統后面現連接有三條硬X射線光束線站：XAFS光束線站、X—光衍射光束線站、LIGA光束線站，這三條光束線站自運行以來，貢獻出很多重要科研成果。Wiggler磁體是采用NbTi低溫超導線繞組和鐵芯組合的方式，有三對磁極為單周期結構(1-3)。Wiggler磁體系統運行已有13年，其設計使用壽命為10年左右。Wiggler磁體系統液氦消耗量設計值約為每天40升，實際測量值約為每天50升。2009年8月之前，液氦日均消耗量約為56升，3-4天輸液一次，2009年8月到2010年5月，液氦日均消耗量約為81升，相比之下增加了約44%的消耗量物理論文，2-3天要輸液一次。液氦消耗量的劇增，直接導致了每年運行經費多增加約100萬元，操作人員的工作強度增加。超導磁體運行安全性下降，液氦消耗過快有可能會導致失超。目前液氦價格很高，供應緊張。液氦供應量不足時，Wiggler磁體系統就無法運行，為保證三條光束線站的持續穩定的運行，大幅降低運行成本，有必要對Wiggler磁體系統進行升級改造(4-6)。

2 Wiggler磁體系統改造目標

2.1改造主要內容

為解決液氦消耗量大幅增加的問題，以及更進一步降低液氦消耗量，降低運行成本，擬將當前的Wiggler磁體系統改造成液氦零揮發系統論文提綱怎么寫。由于液氦零揮發系統引入小型制冷機，需要對制冷機工作時振動對Wiggler磁體的影響進行評估，判斷是否能達到合肥國家同步輻射實驗室提出的振動限定要求，以避免振動對同步輻射光源的性能造成影響。

2.2改造的主要性能指標

改造后的Wiggler磁體系統主要性能指標如下：

(1)保持束流管道高度1400mm不變；

(2)實現液氦零揮發系統；

(3)Wiggler磁體的振動幅度小于1μm；

(4)Wiggler磁體系統整體高度降低。

3 Wiggler液氦零揮發系統振動評估

由于合肥國家同步輻射實驗室對Wiggler磁體的振動提出限定要求，因此在液氦零揮發系統設計時，需要考慮隔振，振動的主要來源是小型制冷機。建立一個三位直角坐標系，選定一個垂直地面的方向為Z方向，選定相應的一組平行于地面且相互垂直的兩個方向為X、Y方向。

3.1 單個制冷機的振動測試

采用振動采集儀分別測量住友公司的4KG-M制冷機和南京柯德超低溫技術有限公司的4K G-M制冷機的二級冷頭的Z方向位移振動，將傳感器固定在二級冷頭的位置，振動實驗測量裝置如圖1所示。振動實驗測量獲得的數據與文獻[7]中的數據如表1所示。從表1數據可以看到，制冷機沒有工作時，其二級冷頭的Z方向振動位移峰峰值為0.669μm，是由測試環境造成的，比如測試環境中的其他運行的設備、大地的脈動等等；制冷機工作時物理論文，實驗測得住友公司的4K G-M制冷機二級冷頭的Z方向振動位移峰峰值為28.661μm，文獻中住友公司的4K G-M制冷機二級冷頭的Z方向振動位移峰峰值為26μm，兩個數據比較接近。測試環境、測量設備、4K G-M制冷機的運行狀態等因素的不同會導致兩個數據產生一些差異，也說明振動采集儀和測量方法是可靠的。

圖1 4K G-M制冷機振動實驗測試裝置

表1 4K G-M制冷機振動實驗Z方向振動位移比較

 

位置

狀態

Z方向位移峰峰值（μm）

4K G-M制冷機二級冷頭

制冷機停止

0.669

住友4K G-M制冷機二級冷頭

制冷機工作

28.661

柯德4K G-M制冷機二級冷頭

制冷機工作

24.704

篇6

主辦單位：中國制冷學會

出版周期：雙月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：0253-4339

國內刊號：11-2182/TB

郵發代號：892101

發行范圍：

創刊時間：1979

期刊收錄：

CA 化學文摘(美)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

期刊榮譽：

聯系方式

期刊簡介

篇7

1概述

制冷技術是研究獲得低溫的方式及其機理和應用的科學技術，從廣義上講，凡是低于環境溫度的都稱為低溫。

低溫技術不僅與人們當代高質量生活息息相關，同時與世界上許多尖端科學研究(諸如超導電技術、航天與航空技術、高能物理、受控熱核聚變、遠紅外探測、精密電磁計量、生物學和生命科學等)密不可分?？萍颊撐?，林德循環。在超低溫條件下，物質的特性會出現奇妙的變化：空氣變成了液體或固體；生物細胞或組織可以長期貯存而不死亡；導體發生超導電現象和完全抗磁現象，其電阻消失了，而磁力線不能穿過超導體；液體氦發生超流現象，黏滯性幾乎為零，而且具有比高純銅還好的導熱性能。

氣體具有相當低的沸點，將氣體液化可以獲得低至的低溫。具有目前常用節流過程或者節流過程與絕熱膨脹相結合的方法來液化氣體。

篇8

一、前言

制冷劑是制冷循環系統的重要工作介質，又稱為制冷工質。在制冷劑發展史上，氟利昂制冷劑對制冷技術的發展發揮了積極的推動作用。氟利昂制冷劑以其無毒、無味、不易爆炸、化學性和熱穩定性好、腐蝕性小等優點，得到了廣泛的應用。但相關研究表明，氟利昂在強烈的紫外線照射下會發生一系列化學反應，產生環境污染氣體?；瘜W反應過程中產生的氯原子與臭氧分子不斷地反應，嚴重破壞了臭氧層，造成臭氧層空洞，臭氧層的保護迫在眉睫。與此同時，大氣中氟利昂濃度的不斷增加造成了溫室效應問題也越來越受到受到關注。

HCF類工質對臭氧層不具有破壞力，但由于其化學性質較為穩定，能量釋放后會積累，從而導致溫室效應。近年來，世界各國均在致力于合成高性能的工質，但由于制冷劑的用量在不斷增加，很難避免工質泄露的問題，這勢必會造成環境污染?？紤]到工質環境效應的長期性和安全性，工質的研究應盡量使用對生態平衡有影響到一些非自然工質。高效、低毒、無害的自然工質的研究與應用已成為目前解決環境問題最重要的方案。二氧化碳（CO2）制冷劑作為一種無毒、無害的自然工質，其研究與推廣應用已成為現代制冷劑的主要發展方向。

二、二氧化碳制冷劑的性質

隨著可持續發展戰略的提出，現代制冷劑的研發越來越強調工質的環保性、安全性、經濟性以及高循環效率。CO2是一種性能良好的自然工質，其作為制冷劑具有很多其他工質不具有的優點，基本符合現代工質研發的要求。CO2作為制冷劑的具有以下優點：

（一）優良的環境性能

CO2是一種天然物質，其對臭氧的破壞潛能為0，即ODP=0，且其導致溫室效應的潛能指數為1，即GWP=1。就其在實際應用來看，CO2多應用于化工副產品的生產中，用CO2作為制冷劑可以有效地將排放到大氣中的廢物收回，因此其溫室效應等于零。

（二）經濟性強

CO2是一種天然存在的物質，無需再生或者回收，并且其運行費用和操作費用均較低，具有很強的經濟性。

（三）化學穩定性和安全性良好

CO2具有無毒、安全、不可燃等特性，在高溫條件下也不會分解出環境優污染氣體，能夠適應常用油的各種機械零部件。CO2溶于水后，水溶液呈弱酸性，對部分普通金屬具有一定的腐蝕性，例如碳鋼等。而對于不銹鋼類金屬不具有腐蝕性。而當運輸條件較干燥時，由于CO2本身不具有腐蝕性，在不與水接觸的條件下可以采用碳素鋼作為容器。

（四）熱物理性質與制冷循環系統及其設備相適應

CO2的分子量為44.1，遠遠低于CFC，具有較大的蒸發汽化潛熱，且具有很高的飽和壓力，因此，在單位容積內，CO2具有很大的制冷量且運動粘度很低。除此之外，CO2還具有很高的導熱系數，其液體密度與蒸汽密度之比很小，進行節流后，各個回路之間的制冷劑能夠均勻地分配。相比傳統的制冷系統，CO2制冷系統具有更小的容積流量，由此，壓縮機閥門及尺寸與管道流通面積之比遠遠低于制冷系統，從而使得整個系統變得更加緊湊。

三、二氧化碳制冷劑的應用

（一）二氧化碳制冷劑在汽車空調系統中的應用

二氧化碳制冷劑在汽車空調系統中的應用最初是由J.Petterson等人提出，隨后，相關的實驗臺被先后建立起來，對CO2制冷劑在汽車空調系統中的應用進行了研究，并取得了較好的結果。上世紀90年代，挪威SINTEF將CO2的跨臨界制冷循環應用于汽車制冷系統中，并開發了其樣機。J. Kohler等也進行了相關的研究。第一臺CO2制冷空調系統公共汽車樣機與1996年言之成功，并且運行良好。一系列的研究表明，在車輛空調系統中應用CO2超臨界循環系統不僅可以減少環境污染，同時也大大提高了空調系統的運行效率。相關研究表明，CO2制冷系統與CFC12具有同樣優良的性能，且在對適應環境溫度變化的性能上，CO2空調系統比CFC12系統更優，在較高的環境溫度下，其性能系數也較高。國外一系列相關的研究也表明，CO2制冷系統的性能與CFC12系統的性能相當。

在汽車空調中應用CO2跨臨界循環系統充分地利用了CO2的熱力學性能良好、飽和壓較高力、單位容積內的制冷量較大等優點，確保了空調系統的環保性能。此外，采用了CO2循環系統的空調機釋放的潛在能量遠遠低于一個CO2滅火器還，在保護系統的保護及監控作用下，完全能夠確保機械系統的安全可靠。在優化設計系統的循環參數以及各部件的配合等，可以有效地確保系統的穩定性和可靠性。近年來，CO2制冷劑在車輛空空調系統中的應用研究越來越成熟，CO2制冷系統車輛的研究將更加深入。

（二）二氧化碳制冷劑在工業制冷中的應用

CO2制冷工質具有自身液化作用，近年來，一些研究者認為其在工質充灌以及操作維護等方面具有較多的優勢，并逐漸代替了傳統的R502在制冷中的研究與應用。CO2制冷劑的液化方案逐漸被應用。其主要原理是對CO2氣體進行過濾、干燥，并在壓縮機中作升壓處理，然后與低溫制冷工質在冷凝蒸發器中混合，并降溫液化。經過節流處理后，CO2工質與CO2氣體直接混合，可有效地減少傳熱溫差，從而有效地提高能量的利用率。在運輸車冷凍機的應用方面，采用CO2制冷劑可以有效地降低溫室效應，不僅避免了環境的污染，且不會增加能耗。此外，采用CO2制冷劑無需對其進行回收和抽吸，便于設備的護養。

目前，國內外對CO2制冷工質的研究與應用越來越重視，CO2汽車空調以及熱泵等正被推廣推廣應用。相比于國外的工業制冷領域中CO2制冷工質的應用研究，我國在這方面還相對落后，還應進一步加大投入和研究力度。

（三）二氧化碳制冷劑在熱泵中的應用

CO2制冷劑的另外一個重要的應用領域是HPWH，即熱泵熱水器。在熱泵熱水器中采用CO2跨臨界的蒸汽壓縮循環系統始于1987年，一些可用于可以在商業生產中應用的樣機逐漸被研發出來，相關研究者在一系列論文分析了這類熱泵的結構、特性及相關的試驗結果等。且各類研究結果均顯示，CO2制冷劑在熱泵熱水中的應用具有很多的優勢。CO2熱泵熱水器能夠在極其簡單的操作條件下將水加熱到90℃以上。并且，在采用內部熱很大的熱交換器時，仍然可以保持適宜的排氣溫度，且不會影響條件。這一系列的研究及應用表明，CO2制冷系統具有很強的適應性，比傳統的熱泵系統具有更為廣闊的應用空間。此外，CO2跨臨界系統可在干燥的熱泵中應用，相關研究表明其比傳統的R134a熱泵具有更少的能量損失，由此可知，CO2工質在熱泵中的應用不會影響熱泵的耗能，值得在干燥熱泵中推廣應用。

四、結束語

CO2是一種安全可靠、經濟環保的天然制冷劑，其在各個領域的應用不僅可以降低能耗、實現較好的經濟效益，對環境保護也具有重要意義。大量相關的研究表明，CO2制冷系統具有與R134a和R12相當的性能，在某些方面甚至更優，且其設備維護簡便，CO2不需要回收和循環利用，具有較好的經濟性，是未來制冷劑研究和應用的重要發展方向。

參考文獻：

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篇9

CD――開度系數

Z――軸向長度，m

Te. Tc――蒸發、冷凝溫度，℃

Tin――室內溫度，℃

Tα――換熱器進口風溫，℃

Fi――壓縮機頻率，Hz

Gr――制冷劑流量，kg/s

Gα――風量，m3/h

Tsu――過熱度，℃

Tsb――過冷度，℃

Q――換熱量，kW

ρ――介質密度，kg/m3

P-壓力，Pa

h――介質焓，J/kg

A――管內截面積，m2

S――管內截面周長，m

A（z）――開度對應的截面積

d――管徑

τ――管內表面切應力，N/m2

q――熱流密度，W/m2

α――兩相流空泡系數

g――重力加速度，9.8m/s2

u――流速，m/s

Ov――電子膨脹閥開度

下標

l――液相制冷劑

v――汽相制冷劑

a――空氣

1.引言

隨著制冷空調技術的迅速發展，空調器正在從傳統的單室內機、單室外機的結構逐漸向單室外機多室內機及多室內機和多室外機系統發展，系統結構逐漸趨于復雜，具有代表性的變流量制冷系統（Variable Refrigerant Volume Air - conditioning System， 簡稱VRV）也從單元變流量制冷系統（SVRV）向多元變流量制冷系統發展（MVRV）[1-3]。對于多室內機的熱回收系統來說，室內機可能同時做冷凝器或蒸發器使用，而且隨著人民生活水平的提高，對室內熱舒適性也提出了更高的要求，傳統的一些控制方法已不能再適應新空調系統的需要。由于系統的復雜程度的增加，傳統的一些基于制冷空調系統整體的控制算法都由于其兼容性和可擴展性等因素而受到了很大的局限，因此各室內機和室外機獨立控制的思想已經被引入到制冷空調系統的控制之中，一些控制理論和算法如矩陣電子控制算法、人工神經元算法和模糊控制算法都已經被引用到實際的制冷空調系統中[4-8]。為使制冷空調系統能安全穩定的運行，除了在控制技術上提高之外，更要注重研究制冷空調系統本身的運行調節特性。本文在通過分析系統在制冷模式下電子膨脹閥開度、室內溫度、室內機風量、蒸發溫度、冷凝溫度等對室內機換熱的影響的基礎上，得出了室內機的調節特性，找出了對室內機制冷模式下更合理的控制策略。

2.數學模型

2.1 電子膨脹閥

電子膨脹閥是通過步進電機等手段使閥芯產生連續位移，從而改變制冷劑流通面積的節流裝置。研究表明，電子膨脹閥的流量特性可借鑒熱力膨脹閥的研究成果[9-12]，其模型描述為：

能量方程：

hin=hout

(1)

動量方程：

2.2 蒸發管路及蒸發器模型

2.2.1管內制冷劑側穩態模型

在VRV空調系統中，由于膨脹閥可能設置在離蒸發器較遠的位置，節流后的兩相制冷劑沿膨脹閥后的管路進入蒸發器，所以在該段管路及蒸發器內部的大部分區域制　劑處于兩相流動狀態；當液體過冷度較小時，由于管道阻力及上升立管中重力的影響，液態制冷劑將會出現閃蒸，閃蒸之后管路內的流動也為氣、液兩相流動；當室內換熱器制熱采用其出口電子膨脹閥控制制冷劑過冷度時，膨脹閥之后的高壓液體管內仍然可能呈氣、液兩相狀態。在制冷空調領域內，蒸發管路內制冷劑兩相流呈環狀流[13，14]，故本文以環狀流建模。因制冷劑蒸發現象可能發生上述管段的任何位置，建模時必須在動量議程中考慮重力項。

能量守恒議程：

整理上述議程，分別得到氣、液兩相流的質量守恒方程和動量守恒方程。

質量守恒方程：

動量守恒方程：

式中　Ρtp=αρv+(1-α) ρl是微元管段中兩相流體單位容積的質量，稱為兩相流體的密度。

在式（3）～（5）中存在P、α、uv和u1四個未知數，方程無法封閉求解。傳統的方法采用空隙率經驗公式作為補充方程，使方程封閉。但目前還不存在公認準確的空隙率模型計算公式；本文采用文獻［4］所提出的兩相界面關系方程使方程封閉。

氣、液兩相界面關系方程：

在式（3）～（6）四個方程中，共有P、α、uv和u1四個未知數，方程組封閉可解。

2.2.2 空氣側換熱模型

因橫流蒸發器外側的空氣流速較低，一般Re＜2000，且蒸發器沿氣流方向的管排數較少，故忽略空氣側壓降，只考慮質量守恒和能量守恒方程。

質量守恒方程：

能量守恒方程：

3.調節特性

數值求解蒸發管路和電子膨脹閥的數學模型，可以得出系統的仿真特性。對于選定的系統來說，換熱器的幾何參數為定值，是一個不可調的參數。因此，影響電子膨脹閥－蒸發器部分換熱效果的因素主要有電子膨脹閥開度、換熱風量、冷凝溫度、蒸發溫度、室內環境溫度、換熱器幾何參數。

3.1 膨脹閥開度對蒸發器換熱量的影響

如圖1所示，當系統風量為600m3/h其他參數不變時，蒸發器換熱量隨膨脹閥相對開度的變化曲線。

圖1　換熱量隨膨脹閥相對開度變化曲線

當電子膨脹閥開度很小時，通過蒸發器的制冷劑流量也很小，制冷劑很容易在蒸發器內變成熱氣體，在蒸發器出口處有一定的過熱度，蒸發器兩端的制冷劑焓差基本為一定值。因為制冷劑流量隨電子膨脹閥開大而增加，在換熱條件仍能保證蒸發器出口制冷劑過熱時，出口制冷劑焓值變化不大，所以蒸發器的換熱量也隨流量的增加而逐漸增加。當膨脹閥繼續開大，制冷劑流量增大到一定程度以后，換熱條件已經不能使制冷劑出口有過熱度，出口已經處于兩相區，管外空氣側的流量和換熱系數基本為定值，制冷劑流量的增大造成出口干度的降低，但管內制冷劑的換熱系數會有所上升，因此，蒸發器換熱量只隨電子膨脹閥相對開度的增加略有上升。這說明，在蒸發器出口有過熱度的情況下，通過調節電子膨脹閥的開度來調節蒸發器的換熱量的效果是很明顯的，而當蒸發器出口已出現回液的情況下，通過調節電子膨脹閥的開度來調節蒸發器的換熱量收效甚微。

3.2 室內機風量對蒸發器換熱量的影響

換熱量隨室內機風量的變化曲線如圖2所示，當風量很小時，不能使管內的制冷劑完全蒸發，蒸發器出口有一定的回液，隨著風量的增加，管外的換熱系數也逐漸增加，空氣帶走的熱量增多，因此蒸發器出口處的制冷劑干度也逐漸增加，制冷劑在蒸發器進出口的焓差逐漸增大，在制冷劑流量不變的情況下，換熱量逐漸增大，當風量增大到一定程度以后，蒸發器內的制冷劑能夠完全蒸發，風量增加使制冷劑只能進行顯熱交換，出口焓值變化已經不大，所以換熱量隨風量增大而略有增加。

圖2　換熱量隨風量變化曲線

3.3 冷凝溫度對蒸發器換熱量的影響

在其他因素不變的情況下，冷凝溫度、冷凝壓力的變化主要通過影響制冷劑流量來影響蒸發器的換熱量，如圖3所示。隨著冷凝壓力的升高，電子膨脹閥的進出口壓差也隨著增大，在蒸發器能夠保證制冷劑完全蒸發的情況下，制冷劑流量的增加也就意味著蒸發器換熱量的增加。

圖　3　換熱量隨冷凝溫度變化曲線

3.4 蒸發溫度對蒸發器換熱量的影響

在其他因素不變的情況下，蒸發溫度、蒸發壓力的變化從兩個方面來影響蒸發器的換熱量，一方面隨著蒸發溫度（蒸發壓力）的升高，電子膨脹閥的進出口壓差減小，使得通過電子膨脹閥的制冷劑流量減?。涣硪环矫妫舭l溫度的升高，使得制冷劑與空氣的換熱溫差減小，也使換熱效果降低。兩個方面的因素共同使蒸發器的換熱量隨著蒸發溫度的升高而降低。如圖4所示。

圖4　換熱量隨蒸發溫度變化曲線

3.5　室溫對蒸發器換熱量的影響

室內溫度對蒸發器換熱量的影響如圖5所示。室內溫度就是蒸發器空氣側的入口溫度，當蒸發溫度一定時，室內溫度主要影響管內外的換熱溫差，由于經過蒸發器冷卻，空氣溫度最多只能降低到蒸發溫度，所以當風量一定時也決定了蒸發器的最大換熱量。當室內溫度很低時，蒸發器內的制冷劑不能完全蒸發，蒸發器出口有回液現象，隨著室內溫度的上升，換熱器的換熱量也逐漸上升，蒸發器出口的制冷劑干度也逐漸上升；當室內溫度上升至一定值時，制冷劑能夠完全蒸發，蒸發器出口有一定的過熱度，由于制冷劑溫度最高只能升到室內溫度，制冷劑的在蒸發器出口的焓值變化很小，換熱量隨室溫的增加略有上升。

圖5　換熱量隨室溫變化曲線

3.6 調節參數的聯合影響

影響蒸發器換熱量的參數中蒸發溫度和冷凝溫度是表征系統運行的參數，不能直接作為調節參數，室內溫度是被控對象；如果系統正常運行，還需要蒸發器出口制冷劑保持一定的過熱度以防止回液。因此，要控制的參數是室內溫度和過熱度，能作為調節參數的只有室內機風量和電子膨脹閥開度。室內機風量和電子膨脹閥開度對室內蒸發器的聯合影響結果如圖6所示。

圖6　制冷量、過熱度隨膨脹閥開度和室內機風量的變化曲線

電子膨脹閥和蒸發器聯合工作輸入、輸出狀態方程可以用下式來表示：

結合前面的分析可以發現：

(1) 當蒸發器出口制冷劑已經過熱時，因制冷劑出口焓值變化不大，電子膨脹閥所決定的制冷劑出流量是決定換熱量的主要因素；風量對換熱量不大，而對過熱度影響較大。各調節手段民對應的控制對象之間可近似認為是相互獨立的，此時B（t）是對角占優的。

(2) 當蒸發器出口為兩相流時，蒸發器空氣側進出口溫差基本為定值，換熱量主要由風量決定，電子膨脹閥開度對換熱量影響不大，但進、出口焓差與流量近似成反比，對出口干度的影響較大。室內機風量對過熱度同樣有較大的影響。此時B（t）是上三角矩陣。調節手段對控制對象的影響是有一定的耦合度的。

(3) 只要保證蒸發器出口為過熱狀態，就能實現調節手段與控制對象之間的獨立調控。而在制冷空調系統中，保證蒸發器出口過熱又是保證系統正常運行所必需的條件之一。所以在過熱度優先控制的模式下，獨立調節是可以實現的。

(4) 在蒸發器出口未過熱的情況下，調節風量和調節膨脹閥開度對過熱度有同等程度的影響。仍可以采用風量控過熱度優先的方法，同時用膨脹閥開度來改善風量對過熱度的調節，獨立控制與適當的耦合也能取得同樣效果。

根據上述分析，提出了風量Gα控制過熱度Tsu，電子膨脹閥開度Qυ控制室內溫度Tin的控制策略。

5.結論

在兩個優先原則下，可以實現室內機風量與電子膨脹閥開度對室內溫度與過熱度的解耦控制，獨立控制策略是可以實現的；獨立控制策略可用于復雜的系統，可對整個系統采用分布式控制模式；獨立控制策略便于實現模塊化，不會因系統形式的改變而對控制方法產生較大的影響；獨立控制策略有較強的可擴展性，不會由于系統的復雜而增加控制部分的成本。

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8 中尾正喜他，年間冷房空調機の高效率制御（第1報）.　空氣調和.衛生工學會論文集，1995；59

9 中尾正喜他，年間冷房空調機の高效率制御（第2報）.　空氣調和（衛生工學會論文集，1996；60

11 Nakashima Y et al. Reversible Flow Type Linear Expansion Valve for Heat Pumpt. Hi-85-31;93)1555-1568

篇10

1 太陽能制冷空調的基本類型與技術特點

目前，太陽能制冷空調的實現方式主要有兩種：一是先實現光-電轉換，再用電力驅動常規壓縮式制冷機進行制冷；二是利用太陽能集熱器等實現光-熱轉換，用太陽的熱能驅動進行制冷。由于太陽能光-電轉換系統成本要比太陽能光-熱轉換系統高出許多倍，目前難以推廣應用，因此目前應用的太陽能空調多為光-熱轉換系統。采用這種系統的太陽能空調一般又可分以下幾種類型：(1)太陽能吸收式制冷系統；（2）太陽能吸附式制冷系統；（3）太陽能噴射式制冷系統，以及其他形式的制冷系統。如圖1所示。其中，太陽能吸收式制冷和太陽能噴射式制冷都已進入應用階段，太陽能吸附式尚處于研究階段。在吸收式和噴射式制冷中又以吸收式制冷在太陽能空調系統中應用最為廣泛。

1.1 太陽能吸收式制冷

吸收式制冷是利用兩種物質所組成的二元溶液作為工質對來進行制冷的。工質對的兩種物質在同一壓強下具有不同的沸點，沸點高的物質稱為吸收劑、沸點低的稱為制冷劑。吸收式制冷就是利用兩種物質沸點的差異，將制冷劑與溶液分離，通過制冷劑的蒸發而制冷，繼而又通過溶液實現對制冷劑的吸收。常用的工質對一種為氨-水，另一種為溴化鋰-水，應用這兩種工質對的制冷機分別為氨吸收式制冷機和溴化鋰吸收式制冷機。在氨吸收式制冷機中,氨為制冷劑,水為吸收劑,其制冷溫度在-45～1℃范圍內,因而多用作生產工藝制冷；在溴化鋰吸收式制冷機中,溴化鋰為吸收劑,水為制冷劑,其制冷溫度在0℃以上,因而可用于制取空調用冷凍水或工藝用冷卻水。

太陽能吸收式制冷的原理如圖2所示。利用太陽能集熱器將水加熱，為吸收式制冷機提供所需的熱媒水，使吸收式制冷機運行而達到制冷的目的。采用太陽能集熱器與溴化鋰吸收式制冷機相結合的太陽能吸收式制冷空調技術已非常成熟,在目前太陽能制冷領域中應用最成功也最廣泛。但這種空調系統也存在易結晶、腐蝕性強、真空度要求高、蒸發溫度只能在0℃以上等缺陷。另外，由于太陽能吸收式制冷系統在成本上比傳統壓縮式制冷系統高，所以，采用這種技術的太陽能空調系統主要應用在大型制冷空調系統中。

1.2 太陽能吸附式制冷

吸附式制冷技術是利用固體吸附劑對制冷劑的吸附作用來制冷，常用的有分子篩-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。在太陽能吸附式制冷系統中，白天太陽輻射充足時吸附器吸收太陽輻射后，溫度升高使制冷劑從吸附劑中解吸，吸附器內壓力升高。解吸出來的制冷劑進入冷凝器，經冷卻后凝結為液態，經節流閥減壓進入蒸發器蒸發；夜間或太陽輻射不足時環境溫度降低，吸附器自然冷卻后，其溫度、壓力下降，吸附劑開始吸附制冷劑，產生制冷效果。

太陽能吸附式制冷系統能效低、體積大、吸附和解吸時間長，不能在白天直接制冷，使用時段受到很大限制。因而推廣價值不大。

1.3 太陽能噴射式制冷

太陽能噴射式制冷是利用制冷劑經太陽能集熱器產生一定壓力的蒸汽，再通過噴嘴噴射制冷。該系統一般分為兩個循環：動力循環和制冷循環。液態制冷劑在集熱器中吸熱沸騰，產生的高溫、高壓蒸汽進入噴射器，經噴嘴高速噴出并膨脹，在噴嘴附近產生真空，將蒸發器中的低壓蒸汽吸入噴射器，經過噴射器的混和氣體進入冷凝器放熱、液化，冷凝產生的液體分為兩部分：一部分經節流閥減壓后進入蒸發器，另一部分經循環泵加壓后回到換熱器。蒸發器中制冷劑蒸發吸熱即產生制冷效果。

噴射式制冷系統相比吸收式制冷系統，具有結構簡單、運行穩定可靠等優點，但系統性能系數COP較低。

2 太陽能空調技術的應用前景

現階段，我國的制冷空調行業正處于快速發展的黃金時期，各種類型的制冷空調產品不斷推陳出新，市場需求逐年攀升。然而，無論是傳統家用空調、輕型商用空調還是大型中央空調，目前使用的空調制冷技術主要是以電能為動力、把室內熱量加以吸收排放到室外的循環系統，普遍存在著耗電量巨大、HCFCs制冷劑泄漏導致大氣臭氧層空洞、溫室氣體效應、空調冷凝熱排放加劇城市熱島效應等缺點，在節能、環保、低碳的大趨勢下，它們已成為阻礙傳統空調進一步發展的主要因素。

太陽能作為一種清潔、安全、無污染、取之不盡用之不竭的能源，應用于制冷空調領域前景十分廣闊。太陽能空調系統的制冷能力隨著太陽輻射能的增加而增大，而這正好與夏季人們對空調的迫切需求相一致，實現人與自然和諧的理想境界；太陽能空調系統大大減少了電力消耗，在目前以火電為主的電力結構下，相當于大大削減了CO2等的排放，有助于低碳經濟建設；使用太陽能空調的結果，既創造了室內宜人的溫度，又能降低大氣的環境溫度，還減弱了城市中的熱島效應；太陽能空調系統一般采用非氟氯烴類物質作為制冷劑，因而不會造成對大氣臭氧層的破壞和產生溫室氣體效應。太陽能空調的上述優勢，順應節能減排政策導向和時展的潮流，因而極具市場應用前景。

3 存在的問題及可能的解決辦法

任何新技術的應用，從出現到完善都會面臨一系列的問題。太陽能空調技術應用當然也不例外。對此我們嘗試提出了一些解決辦法。

（1）因受太陽能集熱器和光電轉化設備的影響，太陽能空調普遍存在著系統效率低的問題。隨著蓄熱技術和蓄熱載體的不斷開發和進步，太陽能空調系統的不可靠性和間斷性將會逐步改善。

（2）太陽能空調雖然節能，但是由于太陽能集熱器等設備造價高，初投資大，超出一般單位、個人的承受能力。因此加快工藝和技術創新，不斷降低太陽能集熱器等設備的成本，將有助于太陽能空調制冷系統的推廣應用。

（3）從目前研制的太陽能空調產品來看，大多數產品都是大型機組，只適用于大型中央空調系統，無法應用于戶式空調系統中。因此加快小型機、家用機的研發，對太陽能空調的推廣有著重要的意義。

（4）由于自然條件下的太陽輻照度不高，使集熱器采光面積與空調建筑面積的配比受到限制，目前只適用于層數不多的建筑。為此，需要研制新型真空管集熱器，以便與吸收式制冷機結合，進一步提高集熱器與空調建筑面積的配比。

（5）對于城市密集的住宅樓來說，集熱器的安裝可能受到很大的限制。這主要是因為目前太陽能空調的使用安裝尚不普遍，樓房的設計沒有考慮到太陽能空調的安裝可行性和方便性。設計院在建筑規劃設計時，可從集熱器充分發揮作用的角度出發，綜合考慮，設計有利的建筑物屋頂結構。

（6）目前，國內暖通行業缺乏太陽能空調系統的產品技術標準和安裝技術規范，缺乏統一的配套設備和零配件。太陽能空調如要加快發展步伐，形成一定的市場規模，離不開政府和相關技術部門在政策扶持、資源傾斜、技術推廣等方面的支持。

4結語

我國太陽能蘊藏豐富，而且市場對太陽能空調需求的前景巨大。經過幾十年的發展，太陽能空調技術逐漸走向成熟，已經開始邁入實用化階段。相信在政府和社會的大力支持下，在不久的將來，這種低碳、環保的空調產品，必將逐漸進入各行各業的應用領域，創造巨大的經濟效益和社會效益。

1 太陽能制冷空調的基本類型與技術特點

目前，太陽能制冷空調的實現方式主要有兩種：一是先實現光-電轉換，再用電力驅動常規壓縮式制冷機進行制冷；二是利用太陽能集熱器等實現光-熱轉換，用太陽的熱能驅動進行制冷。由于太陽能光-電轉換系統成本要比太陽能光-熱轉換系統高出許多倍，目前難以推廣應用，因此目前應用的太陽能空調多為光-熱轉換系統。采用這種系統的太陽能空調一般又可分以下幾種類型：(1)太陽能吸收式制冷系統；（2）太陽能吸附式制冷系統；（3）太陽能噴射式制冷系統，以及其他形式的制冷系統。如圖1所示。其中，太陽能吸收式制冷和太陽能噴射式制冷都已進入應用階段，太陽能吸附式尚處于研究階段。在吸收式和噴射式制冷中又以吸收式制冷在太陽能空調系統中應用最為廣泛。科技論文?？萍颊撐摹?/p>

1.1 太陽能吸收式制冷

吸收式制冷是利用兩種物質所組成的二元溶液作為工質對來進行制冷的。工質對的兩種物質在同一壓強下具有不同的沸點，沸點高的物質稱為吸收劑、沸點低的稱為制冷劑。吸收式制冷就是利用兩種物質沸點的差異，將制冷劑與溶液分離，通過制冷劑的蒸發而制冷，繼而又通過溶液實現對制冷劑的吸收?？萍颊撐摹３Ｓ玫墓べ|對一種為氨-水，另一種為溴化鋰-水，應用這兩種工質對的制冷機分別為氨吸收式制冷機和溴化鋰吸收式制冷機。在氨吸收式制冷機中,氨為制冷劑,水為吸收劑,其制冷溫度在-45～1℃范圍內,因而多用作生產工藝制冷；在溴化鋰吸收式制冷機中,溴化鋰為吸收劑,水為制冷劑,其制冷溫度在0℃以上,因而可用于制取空調用冷凍水或工藝用冷卻水。

太陽能吸收式制冷的原理如圖2所示。利用太陽能集熱器將水加熱，為吸收式制冷機提供所需的熱媒水，使吸收式制冷機運行而達到制冷的目的。采用太陽能集熱器與溴化鋰吸收式制冷機相結合的太陽能吸收式制冷空調技術已非常成熟,在目前太陽能制冷領域中應用最成功也最廣泛。但這種空調系統也存在易結晶、腐蝕性強、真空度要求高、蒸發溫度只能在0℃以上等缺陷。另外，由于太陽能吸收式制冷系統在成本上比傳統壓縮式制冷系統高，所以，采用這種技術的太陽能空調系統主要應用在大型制冷空調系統中。

1.2 太陽能吸附式制冷

吸附式制冷技術是利用固體吸附劑對制冷劑的吸附作用來制冷，常用的有分子篩-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。在太陽能吸附式制冷系統中，白天太陽輻射充足時吸附器吸收太陽輻射后，溫度升高使制冷劑從吸附劑中解吸，吸附器內壓力升高。解吸出來的制冷劑進入冷凝器，經冷卻后凝結為液態，經節流閥減壓進入蒸發器蒸發；夜間或太陽輻射不足時環境溫度降低，吸附器自然冷卻后，其溫度、壓力下降，吸附劑開始吸附制冷劑，產生制冷效果。

太陽能吸附式制冷系統能效低、體積大、吸附和解吸時間長，不能在白天直接制冷，使用時段受到很大限制。因而推廣價值不大。

1.3 太陽能噴射式制冷

太陽能噴射式制冷是利用制冷劑經太陽能集熱器產生一定壓力的蒸汽，再通過噴嘴噴射制冷。該系統一般分為兩個循環：動力循環和制冷循環。液態制冷劑在集熱器中吸熱沸騰，產生的高溫、高壓蒸汽進入噴射器，經噴嘴高速噴出并膨脹，在噴嘴附近產生真空，將蒸發器中的低壓蒸汽吸入噴射器，經過噴射器的混和氣體進入冷凝器放熱、液化，冷凝產生的液體分為兩部分：一部分經節流閥減壓后進入蒸發器，另一部分經循環泵加壓后回到換熱器。蒸發器中制冷劑蒸發吸熱即產生制冷效果。

噴射式制冷系統相比吸收式制冷系統，具有結構簡單、運行穩定可靠等優點，但系統性能系數COP較低。

2 太陽能空調技術的應用前景

現階段，我國的制冷空調行業正處于快速發展的黃金時期，各種類型的制冷空調產品不斷推陳出新，市場需求逐年攀升。然而，無論是傳統家用空調、輕型商用空調還是大型中央空調，目前使用的空調制冷技術主要是以電能為動力、把室內熱量加以吸收排放到室外的循環系統，普遍存在著耗電量巨大、HCFCs制冷劑泄漏導致大氣臭氧層空洞、溫室氣體效應、空調冷凝熱排放加劇城市熱島效應等缺點，在節能、環保、低碳的大趨勢下，它們已成為阻礙傳統空調進一步發展的主要因素。

太陽能作為一種清潔、安全、無污染、取之不盡用之不竭的能源，應用于制冷空調領域前景十分廣闊。太陽能空調系統的制冷能力隨著太陽輻射能的增加而增大，而這正好與夏季人們對空調的迫切需求相一致，實現人與自然和諧的理想境界；太陽能空調系統大大減少了電力消耗，在目前以火電為主的電力結構下，相當于大大削減了CO2等的排放，有助于低碳經濟建設；使用太陽能空調的結果，既創造了室內宜人的溫度，又能降低大氣的環境溫度，還減弱了城市中的熱島效應；太陽能空調系統一般采用非氟氯烴類物質作為制冷劑，因而不會造成對大氣臭氧層的破壞和產生溫室氣體效應。太陽能空調的上述優勢，順應節能減排政策導向和時展的潮流，因而極具市場應用前景。

3 存在的問題及可能的解決辦法

任何新技術的應用，從出現到完善都會面臨一系列的問題。太陽能空調技術應用當然也不例外。對此我們嘗試提出了一些解決辦法。

（1）因受太陽能集熱器和光電轉化設備的影響，太陽能空調普遍存在著系統效率低的問題。隨著蓄熱技術和蓄熱載體的不斷開發和進步，太陽能空調系統的不可靠性和間斷性將會逐步改善。

（2）太陽能空調雖然節能，但是由于太陽能集熱器等設備造價高，初投資大，超出一般單位、個人的承受能力。因此加快工藝和技術創新，不斷降低太陽能集熱器等設備的成本，將有助于太陽能空調制冷系統的推廣應用。

（3）從目前研制的太陽能空調產品來看，大多數產品都是大型機組，只適用于大型中央空調系統，無法應用于戶式空調系統中。因此加快小型機、家用機的研發，對太陽能空調的推廣有著重要的意義。

（4）由于自然條件下的太陽輻照度不高，使集熱器采光面積與空調建筑面積的配比受到限制，目前只適用于層數不多的建筑。為此，需要研制新型真空管集熱器，以便與吸收式制冷機結合，進一步提高集熱器與空調建筑面積的配比。

（5）對于城市密集的住宅樓來說，集熱器的安裝可能受到很大的限制。這主要是因為目前太陽能空調的使用安裝尚不普遍，樓房的設計沒有考慮到太陽能空調的安裝可行性和方便性。設計院在建筑規劃設計時，可從集熱器充分發揮作用的角度出發，綜合考慮，設計有利的建筑物屋頂結構。

（6）目前，國內暖通行業缺乏太陽能空調系統的產品技術標準和安裝技術規范，缺乏統一的配套設備和零配件。太陽能空調如要加快發展步伐，形成一定的市場規模，離不開政府和相關技術部門在政策扶持、資源傾斜、技術推廣等方面的支持。

4結語

我國太陽能蘊藏豐富，而且市場對太陽能空調需求的前景巨大。經過幾十年的發展，太陽能空調技術逐漸走向成熟，已經開始邁入實用化階段。相信在政府和社會的大力支持下，在不久的將來，這種低碳、環保的空調產品，必將逐漸進入各行各業的應用領域，創造巨大的經濟效益和社會效益。

參考文獻

（1）薛德千.太陽能制冷技術〔M〕.北京:化學工業出版社,2006.

（2）羅運俊.太陽能利用技術〔M〕.北京:化學工業出版社, 2005.

篇11

天然氣的主要成分是甲烷CH4，將普通天然氣在常壓下，通過一定方式深冷至-162℃就可得到液化天然氣（LNG）；相對于壓縮天然氣（CNG），LNG具有如下優點：①能量密度大、儲運成本低；②燃點較高，安全性好；③使用潔凈，幾乎無污染。目前的LNG主要依賴進口，已建和在建的LNG接收站主要分布在沿海大型港口碼頭；而由于缺乏成熟的技術，利用當地天然氣自行建設LNG生產裝置的工廠并不多。而本文作者曾從事天然氣液化綜合利用項目，通過分析歸納，對一種國外進口LNG制取技術進行了解析。

1、概述

以建設一套調峰型LNG生產裝置，天然氣利用為50萬立方/天，LNG產量為10萬噸/年為例。項目分三大部分：LNG工藝裝置、LNG運輸、LNG相關系統配套，其中，LNG工藝裝置引進國外先進單循環混合制冷劑液化方式。不同于老式的級聯式液化流程，丙烷/MCR和其他混合制冷劑系統等復雜的制冷工藝，單一制冷系統的使用不但減少了設備的數量（包括消耗），簡化了操作，而且控制系統當中的儀表數量也減少了50%以上，從而使維護成本更加降低。

該工藝裝置主要分三大階段，一是預處理階段，主要是通過脫除酸性CO2、H2O等雜質凈化原料天然氣，二是液化分離階段，通過由N2及多分子烴類物質等組成的混合制冷劑對已得到凈化的天然氣進行液化分離，三是冷劑的補充和儲存，LNG產品的儲存和運輸。

2、工藝流程及設備

2.1 脫碳流程：在液化之前，管道天然氣（CNG）中所含的水分和二氧化碳必須除掉，否則這些組分在液化單元的低溫環境中會凍結，并堵塞設備或影響熱交換器的工作。因此整個工藝中必須包含兩道預處理步驟，以保證裝置的正常工作，即進料天然氣將以4.0~4.5Mpa的壓力，20℃的溫度從管道進入預處理工藝界區：首先經過進料過濾分離器以祛除從管線帶來的銹渣和碎片，接著進入胺液處理區，通過在胺接觸塔內自下而上與胺液（甲基二乙醇MDEA溶液吸收劑）的充分接觸，天然氣中的CO2基本被胺液體所吸收掉，此時天然氣溫度已上升到40.7℃；再經過冷卻器，則進料天然氣中CO2的濃度減少到50ppmv以下，此時壓力為3.9Mpa，溫度上升至30.4℃。

另一方面，吸收了大量CO2的飽和富胺液（3.9Mpa，57.9℃）從胺接觸塔底部流出進入閃蒸罐減壓，并于罐內分離掉其在吸收CO2過程當中所夾雜吸收的部分原料天然氣雜質；經過減壓和凈化的富胺液通過貧富胺換熱器加熱升溫至96.0℃進入胺汽提塔，通過在胺汽提塔內的反應，富胺液體中的CO2被分離出來，此時，胺液（0.086Mpa,120.5℃）已得到初步再生；

得到初步再生的胺液于胺汽提塔底部被貧胺吸收罐吸收，再被5.5KW電動離心泵增壓至0.42Mpa后分別進入貧富胺換熱器、胺液冷卻器、貧胺過濾器及活性碳過濾器等，經過以上的降溫和凈化再生，胺液體（0.28Mpa，40.3℃）得到了完全再生，最后，其通過15KW電動循環泵加壓至4.2Mpa進入胺接觸塔，開始準備進行下一輪CO2的吸收工作，至此， 胺再生流程全部完成，當然，整個過程是不斷循環的，并且由分布系統DCS進行自動控制，保證脫碳裝置的可靠運行。碩士論文，天然氣。

篇12

在現代，CCD相機在多領域被廣泛應用，成為人類獲取信息的主要工具之一。做為一種半導體集成器件，CCD相機對環境溫度變化非常敏感，環境溫度過高，引起光學和機械誤差將導致相機的視軸漂移和光學系統的波前畸變，造成影像模糊，嚴重破壞成像質量，而環境溫度過低直接會導致CCD相機不能工作。這就限制了其在一些溫度環境相對惡劣條件下的使用 。如產品環境模擬試驗，環境溫度低溫達到-40℃，高溫要60℃，這就要求CCD相機應具有較寬的工作溫度適應能力，通常有兩種方法，一是采用制造工藝，生產寬溫器件，二是采用保溫措施保證CCD器件的工作環境溫度，因后者的成本較前者低，被廣泛采用。據此文中設計了多通道CCD保溫儀，采用DS18b20為溫度傳感器和TEC半導體為制冷制熱器件，STC89c52為中心控制器件，可實現-50℃～+70℃較惡劣環境溫度下CCD相機正常過工作條件。

1系統總體結構

本次設計的測溫系統不僅要求能夠實現多通道同時測溫，而且測溫精度較高，圖1是保溫儀的系統硬件設計的總體框架。

1.1單片機控制系統

整個系統由STC89C52進行集中控制和管理。STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash存儲器。STC89C52使用經典的MCS-51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案 。

1.2單總線測溫系統

DS18b20是由美國DALLAS公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優點，可以直接將溫度轉化成串行數字信號供處理器處理 。

DS18b20獨特的單線接口方式，它與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18b20的雙向通信，并且支持多點組網功能，多個DS18b20可以并聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫，在使用中不需要任何元件，全部傳感器及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內，測量溫度范圍為-55℃―+125℃，可編程分辨率為9―12位，對應的可分辨溫度分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃，在-10℃―+85℃時精度為±0.5℃ 。

1.3 驅動系統

驅動系統主要是控制保溫儀的加熱、制冷，以及散熱。通常制冷有風冷、水冷、壓縮機制冷、TEC制冷等幾種方式 。本系統采用TEC加熱/制冷，TEC是利用半導體的熱―電效應制取冷量的器件，又稱熱―電制冷片 。利用半導體材料的帕爾貼效應，當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時，在電偶兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，實現制冷的目的 。本系統采用TEC1-12706。系統采用了6片制冷片，同時控制六個保溫儀，輸入電壓選用12V，總的制冷功率達到 330W。為了保證TEC加熱制冷功率，會在TEC的一面加上散熱組件（風扇和散熱片）。

驅動系統電路如圖4（a）所示，由單刀雙擲繼電器、PNP8550、IN4007以及 兩端接的TEC組成，通過三極管 、 的導通和截止來控制繼電器的吸合與斷開，從而使TEC兩端導通，對系統進行加熱或是制冷。繼電器兩端反接的二極管IN4007為消耗二極管，用來消耗反向電動勢。

1.4 LCD顯示系統

顯示系統采用128×64 的 LCD 顯示器。5V電壓驅動，帶背光，液晶顯示模塊是 128×64 點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置國標 GB2312碼簡體中文字庫（16×16 點陣）、128 個字符（8×16 點陣）及 64×256 點陣顯示 RAM（GDRAM）。與 CPU 直接接口，提供兩種接口來連接微處理機：8位并行及串行兩種連接方式 。 本系統采用并行鏈接方式。圖5是其和單片機的接口。

2 系統軟件設計

軟件設計是保溫儀的重要組成部分，軟件流程圖如圖6所示。

上電以后，單片機首先對其進行初始化設置，設置與繼電器連接的個引腳輸出低電平，繼電器斷開，制冷組件停止工作，然后初始化12864，初始化DS18b20溫度傳感器，開始測溫，需要注意的是由于系統是多通道DS18b20同時測溫，所以需要先將DS18b20溫度傳感器的序列號讀取出來，然后在測溫時通過匹配序列號判斷所讀取的是哪個保溫儀的溫度，最后將各保溫儀的溫度與設定值相比較，如果不在設定溫度范圍內則調用溫控子程序。根據實驗需要，在最開始將系統的溫度值設定為高溫25℃，低溫20℃，也可以根據實驗環境需要，設定溫度警報值，當某個保溫儀內溫度超出警報溫度范圍，則調用報警程序，并盡快將系統關閉，以免將其他器件燒毀。

3 應用試驗

應用在高低溫環境下對瞄準鏡進行可靠性試驗，，需要CCD相機進行圖像采集，試驗溫度要求在-50℃～60℃。圖9（a）為高低溫箱內部結構圖，將CCD相機及保溫儀系統放到放在高低溫箱內部，高低溫箱負責給實驗提供溫度條件。（b）保溫儀實物圖。

℃

高低溫箱溫度 1號保溫箱內溫度 2號保溫箱內溫度 3號保溫箱內溫度 4號保溫箱內溫度

-50℃ 19.8℃ 19.6℃ 19.4℃ 19.6℃

-40℃ 19.9℃ 19.7℃ 19.6℃ 19.4℃

0℃ 21.3℃ 22.1℃ 21.4℃ 21.7℃

40℃ 23.2℃ 24.1℃ 23.8℃ 24.0℃

50℃ 24.9℃ 25.1℃ 24.8℃ 25.0℃

保溫儀是為確保在一些極端溫度下實驗可以正常進行，所以系統采用的測溫精度為0.1，由測量結果可以看出在高溫和低溫情況下保溫儀內溫度合理的控制在了CCD相機的工作溫度范圍呢，且四通道恒保溫儀溫度一致性比較好，溫度波動性小與±1℃，滿足了設計要求。

5結論

采用DS18b20為溫度傳感器的多通道TEC保溫儀，電路簡單，不易干擾，不僅為高低溫下進行的CCD圖像采集實驗提供了溫度保障，并且也可以應用與其他極端溫度下的實驗，為工作溫度范圍較窄的電子器件提供溫度保障，保證了個電子器件在高溫或是低溫下正常工作，不影響實驗結構，并且生產簡單，操作簡單，適合與多種實驗與生產中。

參考文獻

[1]黃誼.基于工業CCD相機圖像處理和數據管理系統的設計[D]碩士學位論文.山西：中北大學.2013

[2]郭天祥.51單片機C語言教程―入門、提高、開發、拓展全攻略[M].北京：電子工業出版社.2009：2-16.342-349.147-167

篇13

土壤、地表水以及地下水體具有較大的蓄熱能力，在冬季的時候其溫度比室外平均氣溫高，在夏季時比室外平均氣溫低。因此，地源熱泵空調系統比空氣源熱泵和非熱泵式空調系統具有更好的節能效果。

1 地源熱泵空調系統介紹

地源熱泵是一種利用地下土壤中的地熱資源, 既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。這種空調系統是把熱交換器埋于地下, 通過水在由高強度塑料管組成的封閉環路中循環流動,從而實現與大地土壤進行冷熱交換的目的。夏季通過機組將房間內的熱量轉移到地下,對房間進行降溫。同時儲存熱量,以備冬用。冬季通過熱泵將土壤中的熱量轉移到房間, 對房間進行供暖, 同時儲存冷量,以備夏用, 大地土壤提供了一個很好的免費能量存貯源泉, 這樣就實現了能量的季節轉換。通常機組消耗1kW的電量,用戶可以得到4～5kW左右的熱量或冷量。與鍋爐供熱系統相比,地源空調系統要比電鍋爐節省三分之二以上的電能,比燃煤、燃油鍋爐節省約二分之一的能量;由于地下土壤的溫度全年較為穩定,一般為15～20℃,在夏季遠遠低于室外空氣溫度,在冬季遠遠高于室外空氣溫度,機組運行工況穩定, 無論在制冷還是制熱都一直處于高效率運轉狀態,制冷、制熱的性能 與傳統的空氣源熱泵相比,要高出40%左右, 因此其運行費用為普通中央空調的系統的40％～50％。因此,近十幾年來,地源熱泵空調系統在北美北歐等國家取得了很快的發展, 中國的地源熱泵市場在最近幾年來也更加活躍, 在新的建設項目中得到了廣泛的應用.可以預計,該項技術將會成為21世紀最有效的高效、環保、節能的供熱和供冷空調技術。

2 地源熱泵原理及特點

在制熱狀態下，地源熱泵機組蒸發器中的制冷劑吸收室外地下熱交換器環路系統中與大地交換的熱量而蒸發。在冷凝器中，制冷劑所攜帶的熱量傳遞給室內循環系統，制冷劑放出熱量后而凝結成液體。室內循環系統中的循環液體在吸收了冷媒的熱量后，將該部分熱量攜帶到建筑物內。這樣，各環路不斷地循環，地下熱量就不斷地被轉移到建筑物內，從而實現建筑物的供暖。在制冷狀態下，在冷凝器中，制冷劑所攜帶的熱量傳遞到室外的地下熱交換器環路系統中，制冷劑在放出熱量后凝結成液體。而室外地下熱交換器環路系統圖1地源熱泵系統工作原理圖罔中的循環液體在吸收了制冷劑的熱量后，將該部分熱量釋放到大地中。這樣，各環路不斷地循環，室內的熱量就不斷地被轉移到地下，從而實現建筑物的制冷。制熱與制冷兩狀態的切換是通過四通換向閥將制冷劑流動方向換向來實現。地源熱泵技術的主要特點是：

1)利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，屬于可再生能源利用技術；

2)供暖時利用電能將土壤中的熱量搬運到室內，能量的70％來自土壤，制熱系數高達3．5～4．5，遠高于鍋爐，制冷時要比普通空調節能40％～50％，運行費用低

3)由于相同需求情況下，用的電能減少，帶來的環境效益相當顯著

4)能夠實現建筑物的供熱和制冷，還能提供生活熱水，一機多用，設備利用率高。

3 地源熱泵兩種形式的系統設計

分散式地源熱泵的室內系統沒有主末端裝置,直接吹冷風或熱風,功能相當于冷水機組+風機盤管。分散式系統的特點是體積小、容量小, 無需設置大型專用機房, 初期投資較小, 控制簡單, 使用靈活,可實現真正意義的分戶計量。分散式地環熱泵空調系統是利用地下土壤中的地熱資源通過水環路將此小型機組并聯在一起, 構一個以回收建筑物內部余熱為主要特點的熱泵供冷、供暖的空調系統。分散式室內系統有兩種類型,一種是水循環系統+ 分散式地源泵機組+ 小型風管系統,這種類型具有空氣品質好、系統效率高、末端區域沒有噪聲和冷凝水問題等優勢,但這種系統對建筑層高有一定要求,機組位置需要進行減噪處理, 且易分室控制。另一種是水循環系統+分散式地源泵機組+小區式末端換熱裝置,這種類型具有末端裝置布局靈活、可結合地板采暖系統使用、可同時提供生活熱水、可實現分室控制 的優勢,但存在室內管道需要保溫、有冷凝 水滴漏風險、會占用一定室內空間以及末 端區域存在噪聲等問題。 由于分散式地源熱泵是分散布置在各 戶或各室的,它和普通家用空調一樣,實行 單獨電費計量, 克服了鍋爐采暖和中央空 調制冷時的分戶計量難題。正由于它是分 散安裝的,可分期分批投資,解決了中央空 調機組必須一次投資到位的要求, 從而降 低了融資成本。

中央式地源熱泵空調室外系統是利用 地下土壤中的地熱資源通過室外地下水環 路系統輸送給集中設置在一個機房內的所 有機組,機組換熱、制冷后通過空氣輸送管 道或水系統送入各個房間的空調系統。中 央式地源熱泵系統換熱設備集中, 可以為 整個建筑進行冷熱供給, 是最早出現的地 源熱泵室內系統的基本形式。 中央式地源熱泵系統機組設備易維 護, 初期投資相對較低, 施工難度小, 非常 適合升級改造項目。中央式系統由水循環 系統、中央式地源熱泵機組以及末端換熱 裝置(風機盤管、地板采暖、頂板輻射、組合 式空調等)構成, 具有末端裝置布局靈活、 可結合地板采暖系統使用、可同時提供生 活熱水、可實現分室控制等顯著優勢;但存在系統效率相對較低、有冷凝水滴漏風險、 占用一定室內空間、末端區域存在噪聲、室 內管道需保溫等問題。

4 地源熱泵兩種系統形式設計應用

2007年,濱?？瓦\站及薊縣客運站設計面積基本 相同,當時都采用的地源熱泵空調形式?？?調系統形式濱?？瓦\站采用的是分散式地 源熱泵系統, 薊縣客運站采用的是中央式 地源熱泵系統。通過兩年來的使用以及客 運站的使用特點對兩個客運站的空調運行 費用進行統計比較,結果發現在相同條件 下濱?？瓦\站空調運行費只有薊縣客運站 空調運行費的67%。兩個項目進行分 析總結; 薊縣客運站一是中央式水系統為 二次低溫水在送入各個功能房間時沿途損 失較大。二是中央地源熱泵大機組卸載能 力低于分散式地源熱泵小機組, 分散式地 源熱泵小機組可根據房間使用情況卸載停 機。以上兩種因素導致薊縣客運站空調運 行費高于濱海客運站空調運行費用33%。但 地源熱泵形式空調機組與傳統的中央水冷 空調機組相比還是能夠節約40%的能耗。

5建筑物負荷計算

設計地源熱泵系統最關鍵的部分就是確定建筑物的負荷，而且 要遵守如下原則：

動態逐時計算負荷原則

多樣性原則

節能性原則

制備生活熱水優先原則

在地源熱泵室內系統設計初期，首先要核算建筑物的建筑面積 和空調面積，而要算準空調面積，就要對建筑物進行空調分區，根 中央式與分散式地源熱泵設計 。中國可再生能源學會 李元普 王曄華 據每個分區的面積、結構、功能、用途，然后計算每個分區的負荷。 如果是分散式系統，每個分區的冷熱負荷就是該分區機組的選型依 據；如果是中央式系統，則要求將各個分區的負荷加起來，同時考 慮輸送過程中的冷熱損失，確定項目總的冷熱負荷。 地源熱泵系統的負荷值是系統設計、機組選型和配套設備選擇 的重要參考依據。 因為現代建筑的進深一般都比較大，具有多個朝向，而且功能 用途的不同，都造成不同空間的冷熱濕負荷都不一樣，所以在設計 時進行空調分區非常必要。一個空調分區可以有一個溫控器也可以 有幾個溫控器，如果是分散式系統可以根據需要設有一臺或多臺機 組，或在中央式系統中通過風系統或水系統承擔負荷。

影響分區負荷的因素

影響室內不同區域冷負荷的因素有外墻和屋面的逐時冷負荷、 外窗溫差傳熱冷負荷、外窗太陽輻射冷負荷、內圍護結構的傳熱冷 負荷、人體冷負荷、燈光冷負荷等，在一些特殊環境中還要考慮設 備冷負荷、食物顯熱散熱冷負荷、伴隨散濕過程中的潛熱冷負荷等。 影響熱負荷的因素有圍護結構基本耗熱量、人員、燈光、設備散熱 量、內區散熱量，以及附近熱負荷包括朝向修正率、風力附加和高 度附加。 此外，對于面積比較大、內外區沒有空氣流通的樓層，要避免 冷熱不均的現象，合理劃分內外區非常重要。尤其，冬季在空調分 區系統中，內外區的冷熱負荷并不同步，甚至會出現外區供熱、內 區供冷的情況。這就要考慮采用分散式系統的布置，以便在冬季供 暖時通過布置在內區的機組回收建筑物余熱，達到節能目的。還有 對于空間的高度較高的建筑，是否有吊頂、風口位置高低、是否有 回風口，都對負荷量有一定影響。這就對地源熱泵系統設計人員的 技術水平要求比較高，要在方案初期就充分考慮項目的功能和用途， 對各個分區有一個整體的把握。

一般建筑物的冷熱負荷

對于建筑物的冷熱負荷的計算應采用動態逐時計算的方法，這 樣才能反應出地上建筑與地下巖土的真實換熱量，這也是進行地下 換熱器設計的基礎數據。

5 結語

分散式地源熱泵是最為節能的系統形 式, 它減少了一半水泵能耗, 每個區域, 或 房間一臺機組可以用多少開多少, 另外由 于減少了空氣輸送管道或水系統送路程損 失則比中央式系統節能30%以上,有些情況 還可以減少主管網管溝投資。

參考文獻：

1.包濤;董玉軍;周翔熱泵系統的經濟性分析[期刊論文]-制冷 2004(02)