報告書番号

W02025

タイトル（和文）

冷水製造・製氷プロセスにおける水冷媒冷凍サイクルに関する基礎検討

タイトル（英文）

Study on refrigerating cycle for water-chilling and ice-making using water as refrigerant

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

水冷媒冷凍機の各種サイクルを対象に、サイクル計算手法を用いて性能解析を行い、各サイクルのCOP向上効果を明らかに示した。従来冷媒の標準サイクル(=単段圧縮/間接接触熱交換/クローズドサイクル)では、水冷媒冷凍機のCOPは従来冷媒以下となるが、直接接触熱交換サイクルにすることにより、従来冷媒よりもCOPが3割以上高くなる。また、水冷媒サイクル間の比較では、標準サイクルのCOPを基準とした場合、直接接触熱交換にすれば44％、オープンにすれば52％、二段圧縮･中間冷却にすれば62％までCOP向上が可能であり、大幅な高性能化が図れる。ただし、圧縮段数を増やしても、3段以上ではCOPはほとんど変わらない。よって、水冷媒冷凍機では、直接接触熱交換サイクルがCOP向上の観点から必須であるとともに、イニシャルコストとシステム寸法を考慮すれば、3段程度が多段圧縮･中間冷却の段数の上限であると考えられる。

概要 （英文）

In order to estimate the properties of water as refrigerant, a cycle calculation of refrigerating machine for water-chilling and ice-making using water as refrigerant has been carried out. In the case of the refrigeration cycle of the one-stage compression and non direct-heat exchange, the COP of water as refrigerant is 5.5 and comparable to the results of R134a(5.9) and ammonia(5.9). The discharge temperature of the compressor is 51℃ for R134a and 101℃ for ammonia. However, it has increased up to 235℃ in the refrigeration cycle of water as refrigerant. Changing the refrigeration cycle from the non direct-contact type to the direct-contact one, the cycle COP rises up to 7.9. No temperature difference of the direct-contact heat exchange has greatly improved its cycle COP. In the refrigeration cycle of water as refrigerant the opencycle can be also used. The COP of the opencycle is about 5% higher than that of the closed cycle. In the case of the refrigeration cycle of the two-stage compression, an intermediate temperature optimized for both the COP and the discharge temperature of compressor is found. Finally, the COP of the opencycle of the two-stage compression and direct-contact heat exchange is 8.9.

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