一、作品摘要

四、結論與心得

三、實驗成果

指導教授：林國堅

二、軟體說明

專題學生：王伯瑞 林政諺 詹世輝 羅佳旭 游 傑

國立勤益科技大學 冷凍空調與能源系 實務專題成果展

組別：二十組

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

1.以上分析資料是根據 COOLPACK 的計算結果。2.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。

0

0.5

1

1.5

2

2.5

R-22 R-134a

R-507A

R-404A

單段壓縮

兩段一壓縮膨脹兩段壓縮兩次膨脹

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。

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。

C.O.P

冷媒

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。

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。

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。

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。

單段壓縮

二段壓縮一段膨脹式 二段壓縮兩次膨脹式