热泵系统中新工质替代22的

0.钻研目的及背景 　　R22工质因为没有满足环保要求而面临淘汰，有关调换R22的新工质钻研正如火如荼地在世界各地开展。在相同热泵系统中，新工质调换R22的性能钻研目前主要通过实验获得。目前被觉得较有出路的R22调换制冷剂主要有R407C跟R410A[1]。R407C是HFC-32、HFC-125跟HFC-134a遵守23：25：52的品质百分比组成的三元非共沸混杂制冷剂，其蒸发压力跟冷凝压力与R22非常濒临，这是R407C调换R22的最大优点。然而，在空调工况下R407C的单位容积制冷量跟COP都小于R22。R410A是HFC-32跟HFC-125遵守50：50的品质百分比组成的二元近共沸混杂制冷剂。其温度滑移没有超过0.2℃，这给制冷剂的充灌、设备的改换供给了便当。然而，R410A空调工况下的COP比R22约小9%，其蒸发压力、冷凝压力以及容积制冷量都比R22大许多，没有能直接用来调换R22，在利用时要从新设计压缩机、换热器、管路跟系统。因为R410A对压缩机、冷凝器的强度要求高，所以其成本也会有所进步。因此，寻觅新的调换制冷剂是目前国内外的一个抢手课题。本文试图树破一种惯例空气源热泵的稳态仿真模型以及研制相应的仿真软件，通过模拟得出调换R22的新工质在同一热泵机组相同工况下的性能，从实际上得出该工质可能的性能成效,为进一步的实验钻研供给实际的根据。为了考证仿真模型跟软件，本文主要对R22的调换工质R32/R134a（30/70wt%）进行的了变工况的性能企图，并在相同工况下对两种工质的性能进行了对照。　　1.仿真装置及模型　　1.1仿真装置　　仿真系统示用意如图1，模拟企图中所用的四大部件详细参数如下：　　压缩机为定转速转子式压缩机。型号为CG533QB1-C型。　　冷凝器为套管式冷凝器，内管为内径φ10mm×2mm的紫铜管组成，内侧流完工质为水；外管为内径φ21mm×2mm的无缝钢管，外侧流完工质为制冷剂。在纯质跟定比例混杂工质系统企图中长度取10000mm。　　节流装置采纳内径为φ0.9mm的毛细管，并联两根。长度根据标况 (蒸发器进风7oC，冷凝器进水40 oC)下，纯质与混杂工质(30/70wt)R32/R134a存在相同的蒸发压力跟冷凝压力选取。在纯质系统企图中，毛细管长度取1000mm；而在定比例混杂工质R32/R134a系统中，长度取1500mm。　　蒸发器是冷却介质为空气的平直套片干式蒸发器，长度取10800mm。详细结构参数为φ10mm×0.7mm的紫铜管，翅片选用δf=0.2mm的铝套片，翅片间距Sf=2.2mm。管教按正三角形叉排排列，垂直于流动方向管间距S1=25mm，沿流动方向管排数=4，分路数Z=2。　　　　图1 惯例热泵的冬季循环示用意　　　　1.2仿真模型的树破　　图2 系统稳态仿真算法流程图　　稳态仿真主要用于猜测必然工况下装置波动运转时所表现出来的系统性能，反响了压缩机、冷凝器、节流元件（毛细管）跟蒸发器各部件之间的耦合特点。为了将各部件模型连接起来造成一个可能猜测系统性能的系统模型，需要设计相应的算法[2],算法流程图见图2，为压缩机的品质流量（单位：，以下相同合乎的单位同），为毛细管的品质流量。本文采纳改进的PT方程[3,4]对R22跟R32/R134a二元混杂物的热物性进行了企图。　　为了便于各组工况下的性能对照，循环企图中设定：　　(1)蒸发器出口过热度为5oC。　　(2)混杂工质系统循环企图时，四大部件中工质的组成配比维持没有变。　　(3)冷凝温度跟蒸发温度的取法划分为：对纯质，取冷凝压力跟蒸发压力下工质所对应的饱跟温度；对混杂工质，冷凝温度取冷凝压力下混杂工质的泡点温度，蒸发温度取蒸发压力下混杂工质的露点温度[5]。　　在程序调剂历程中，当冷凝器出口为两相流时，假设高压储液罐能将制冷工质冷凝到该冷凝压力下的饱跟液体。当冷凝器出口为过冷液时，高压储液罐出口制冷工质形态与冷凝器出口同。　　下面着重叙说一下各部件采纳的模型及模拟中的假设条件跟主要公式。　　1.2.1压缩机模型　　压缩机模型只斟酌压缩机吸排气形态，没有斟酌旁边的实际压缩历程。　　1.2.1.1假设条件　　(1)压缩机的等熵效率为80％，即等熵压缩历程耗功为实际压缩耗功的80％。　　(2)压缩机的电效率为50％。　　(3)压缩机吸气、排气压损划分为零，即压缩机吸、排气压力划分为蒸发压力跟冷凝压力。　　1.2.1.2 主要公式　　（1）.压缩机实际功率　　(1)　　式(1)中，为压缩机等熵压缩出口的焓值（单位：），为压缩机的吸气焓值。　　（2).制冷剂流量　　(2)　　式(2)中，为压缩机的实际容积输气宇(单位：)，为压缩机吸气口的制冷剂气态比容（单位：），为输气系数。其中，由压缩机的结构参数取舍。　　1.2.2冷凝器模型　　冷凝器模型采纳分区集中参数模型，即将冷凝器分为三个区，过热区、两相区跟过冷区。分段企图各区的换热系数与换热量。　　1.2.2.1假设条件　　为简化企图，模型主要假设： 　　(1)冷凝器外管内侧制冷剂的流动为一维均相流动，且没有斟酌压降。　　(2)冷凝器内管内侧的换热流体水亦视作一维流动。　　(3)管壁热阻无视没有计。　　(4)三个相区的物性企图中，过热区按饱跟气态企图，过冷区按饱跟液相企图，两相区按0.5干度系数的工质进行企图。　　1.2.2.2主要公式　　(1).水侧流动换热　　(3)　　(2).制冷剂侧的流动换热　　(4)　　(3).管内外换热量平衡　　(5)　　上式(3)~(5)中，、划分为水侧跟制冷剂侧的换热量，、划分为水侧跟制冷剂侧的焓值，下标，划分代表进出口，、代表水侧跟制冷剂侧的品质流量。漏热系数根据实验测定，畸形为，在冷凝器基础模型企图中简单取为0.9。　　(4).制冷剂侧的换热关联式　　单相区（过冷区、过热区），用Dittus-Boeler换热关联式企图：　　(6)　　式中，，。为单相制冷剂的换热系数，为冷凝器制冷剂侧管内径，为制冷剂的导热系数，为制冷剂的质流密度（单位：），为制冷剂的能源粘性系数。