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事例:蒸気圧縮式冷凍サイクル

蒸気圧縮式冷凍サイクルのモデル化

 本モデルの概要は以下のとおりです。

  • 冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)の簡易モデルです。
  • 作動流体はR134a(HFC)、熱源流体は水/水です。
  • 蒸発器側は水(Process water)の冷却を目的とします。
  • 凝縮器側の水温は、通常運転と高温運転の切り替えができます。
  • 蒸発器側の水量は、通常運転と高流量運転の切り替えができます。
  • 定常解析によって圧縮機の性能曲線と冷媒のT‐s線図を確認することができます。
  • シナリオを設定することで過渡解析(e.g. 空気冷凍サイクル)を実行することもできます。
heatpump_hmi.png
図 1 蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図

1.図 1は各種コンポーネント(図 2)のパラメータからリンクされた操作用画面です。toggleボタン(赤、緑)によって境界条件を切り替えることができます。


heatpump_design.png
図 2 Flownexのコンポーネントによる簡易モデル

2.図 2はFlownexの各種コンポーネントにより構築された蒸気圧縮式冷凍サイクルの簡易モデルです。冷媒はモデル中央部で反時計回りに流れます。


蒸気圧縮式冷凍サイクルの計算

heatpump_graph1.png
図 3 圧縮機の性能曲線とサージライン

3.圧縮機の性能曲線(圧力比‐修正流量)で運転時の動作点を確認することができます(図 3)。上図の赤線はサージライン、丸印は凝縮器側の水温が高温の場合(図 1で凝縮器側がWarm dayの場合)の定常運転位置です。


heatpump_graph2.png
図 4 冷媒R134aのT-s線図

4.T-s線図(温度‐比エントロピー)、h-s線図(比エンタルピー‐比エントロピー;モリエ線図)などにより、冷凍機の運転状態を確認することができます。
 赤線の領域が過熱蒸気、青線の領域が過冷却液、緑線の領域が湿り蒸気です(図 4)。


inquiry01.png

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