R410A风冷管道式空调 (热泵)机组工作特性的实验研究

2010-09-13陶洁

制冷 2010年3期

陶洁

(南京化工职业技术学院,南京210048)

1 引言

根据最新的《蒙特利尔议定书》修正案,中国等发展中的国家将在2030年前全部禁用R22,中国R22完全淘汰的时间比原定的2040年提前了10年,并且对R22的消费和生产冻结时间也从原来的2016年提前到了2013年。因此,国内制冷空调行业对R22的替代已经迫在眉睫。

新型环保制冷剂R410a是目前取代R22的最佳选择,其单位容积制冷量比R22约大43%,且完全符合全球制冷领域的两大发展趋势:臭氧层消耗类制冷剂的逐步取代和对节能的要求。因此,开发R410a机组特别是大冷量制冷机组成为各空调制造商研究的课题。本文对风冷管道式空调 (热泵)机组名义工况下工作特性进行了实验研究,对分析了风冷管道机空调机组的工作特点,改进风冷管道机空调机组的性能打下了坚实的实验基础。

2 实验设备及系统[1,2]

图1为用于风冷管道机空调机组实验的人工环境间的简图,为满足不同实验条件的要求,室外人工环境间的最低温度为-15℃,最高温度为52℃;室内人工环境间的最低温度为0℃,最高温度为35℃。干 (湿)球温度的仪表精度为±0.1℃,压力计的仪表精度为0.01MPa。

图2为实验样机的系统及测点布置,图2中,P1为排气压力,P2为进冷凝器压力,P3为出冷凝器压力,P4为冷凝器分液头后压力,P5为膨胀阀前压力,P6为节流后压力,P7为进蒸发器分液头压力,P8为出蒸发器分液头压力,P9为出蒸发器压力,P10为出四通阀低压气体压力,P11为吸气压力。T1为排气温度,T2为冷凝器进气温度,T3为冷凝器出液温度,T4为膨胀阀前温度,T5为膨胀阀后温度,T6为进蒸发器分液头前温度,T7～T16为出蒸发器各支路温度,T17出蒸发器气管总管温度,T18为吸气温度。制冷剂R410A。

3 实验结果分析

3.1 实验工况

依据GB/T18836-2002《风管送风式空调 (热泵)机组》规定,实验工况[3]为:

室外侧干球温度35℃;室内侧干球温度27℃;室内侧湿球温度19℃;大气压101kPa。

3.2 实验结果

根据3.1的测试条件,人工环境间的实际温度为:室外侧干球温度34.99℃;室内侧干球温度27.02℃;室内侧湿球温度 19.01℃;大气压100.5kPa。

图3为风冷管道式空调 (热泵)机组在实验条件下制冷剂高压侧压力分布图,图4为风冷管道式空调机组在实验条件下制冷剂低压侧压力分布图,图5为风冷管道式空调机组室内机各分配管出管温度温度,图6为风冷管道式空调机组在实验条件下制冷剂循环过程中温度分布图。在该实验条件下,风量为5089m3/h,进风干球温度为27.02℃,进风湿球温度为 19.01℃,出风干球温度为14.98℃,出风湿球温度为13.92℃,制冷量24.44KW,输入功率为10.21KW,能耗比2.39。

图6 系统循环温度

3.3 机组运行状态分析与评价

从机组制冷剂侧的压力分布得到高压制冷剂气体通过四通阀的压降为0.167 bar,风冷冷凝器气的压降为0.078 bar,冷凝器分配头压降0.441bar,干燥过滤器压降为0.087 bar,整个高压段压降为0.773 bar。

内外机液管连接管压降0.232bar,蒸发器分配头压降2.12bar,蒸发器压降为0.345MPa,低压制冷剂气体通过四通阀压降为0.155bar,气液分离器压降为0.222 bar,低压段除分配头外压降为1.152 bar。

风冷管道式空调机组运行时吸气温度为13.75℃,吸气压力为10.3 bar,排气温度88.2℃,排气压力3.07 MPa,压缩机吸气过热度为8.8℃。

从机组的运行参数来看,机组主要状态参数正常,能耗比值也高于国家标准,但离高水准能耗比的要求仍有一定差距,机组从蒸发器出口至压缩机进口的压降为1.152 bar,主要是内外机连接管和阀件的损失,有较大的能量损失。

从内机分配来看,分配头压降2.12 bar,但分配仍然比较不均匀,可以看出R410A对分配头的要求较高,但这么差的分配温差,能力远比相同的R22能力高。

对于风冷管道式空调机组所用压缩机[4],从性能参数表上查得在排气压力30.7MPa、吸气压力9.3MPa,过冷度5℃,过热度8.6℃的工况下的制冷量为26.6kW,输入功率为8.8kW,可看出风冷管道式空调机组的实测制冷量与压缩机所标出性能值有一定差距,在机组设计时,应充分掌握压缩机的实际运行状态,控制最小的管路及阀件压降。