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滚动活塞压缩机双级压缩中间补气制冷热泵系统的实验研究

滚动活塞压缩机双级压缩中间补气制冷/热泵系统的。压缩机由单个电机带动的高压腔和低压腔组成,节流过程分为级节流和二级节流,以闪蒸器为分界。其工作过程如下:出冷凝器的液态工质通过一级膨胀阀节流后进入到闪蒸器内,在闪蒸器内制冷剂分离为液态和气态,气态制冷剂通过补气管路补入到中间腔内,液态的制冷剂从闪蒸器内出来后进入到二级膨胀阀进行二级节流,后进入到蒸发器内,完成个工作过程。

相对补气量;为6点的工质的质量流量(kg/s)。单位质量工质制热量低压级压缩功1压缩过程的等熵效率;nm为机械效率;nmo为电高压级压缩功2'压缩过程的等熵效率。制冷性能系数制热性能系数根据质量守恒导出高低压工作腔的容积比2计算模型单位质量工质制冷量状态点2'的气态工质比容(m3/kg)。~(8),以R410A工质为例,对系统的制冷及制热性能随高低压容积比的变化规律进行了计算,其结果见。由图可知,制冷EER及制热COP随容积比的增大均呈现先增大后减小的趋势,在某一容积比下达到各自的最大值。如,制冷最大EER值对应的压容积比为0。7左右,制热工况约为0。6。此值的确定为压缩机结构设计提供了最重要的依据。3实验台的搭建依据的计算结果,加工出了一台容积比为和冷环境,王回路上的手动膨胀阀控制蒸发温度,通过、二级膨胀阀的开度调节中间压力。温度、压力、流量及电功率等仪表均达到了相关规定的精度要求。王要性能指标的获得方法如下:为蒸发器中水的进口温度(°C);t2为蒸发器中水的出口温度(°C)。;t3为冷凝器中水的出口温度(°C);t4为冷凝器中水的进口温度(°C)。压缩机的输入功率由高精度电参数综合测量仪表直接测量获得。4测试结果与分析4。1制冷性能发温度t分别为2、、C时,制冷EER比随相对补气量的变化规律。EERd和EERS分别表示双级、单级压缩的制冷EER。由图可知,随着相对补气量的增加,比值呈现先增大后减小的趋势,相对补气量为15%~20%时EER比最大。经查R410A的饱和状态物性表可知,冷凝温度45°C,过冷度为5C的液体制冷剂节流至1。1~1。5MPa时,饱和气体的含量恰好也为15%~20%,表明补气全部为气体,闪蒸器的分离效果理想。

制冷性能系数比随相对补气量的变化Fig。4Variationofcoolingperformance表示制冷工况下的性能比随蒸发温度的变化关系。纵坐标为性能比值的大小,Pd/Ps、Q0d/Q0s、EERd/EERs分别表示相同的蒸发和冷凝温度下,双级系统与单级的压缩机功率、制冷量及制冷EER之比。由图可知,随着蒸发温度的增加,功率比值Pd/Ps逐渐减小,原因是在高蒸发温度下补气量的减小造成压缩机功率增加程度同比率下降。制冷量比值Qd/Qs呈现与功率相同的趋势,即与不带补气相比,制冷量在5%~15%提高,但随着蒸发温度的增大,制冷量提高幅度会减小。其原因同样是因为蒸发温度上升而补气量下降造成的主路膨胀阀前的液体过冷度下降。EERd/EERs随蒸发温度的增加变化不明显,基本维持在1。10~1。12的水平,补气可使系统的制冷EER增加约10%4。2制热性能表示制热工况性能比随蒸发温度的变化规律。以单级压缩系统在额定工况蒸发温度7。0°C的性能作为比较标准,考察蒸发温度0。5~3。0°C的制热性能变化,P(7。0C)、Qk(7。0C)、COP(7。0C)分别表示单级压缩系统在蒸发温度7。0C时的压缩机功率、制热量及制热COP。纵坐标表示比值的大小。由图可知,压缩机功率随蒸发温度的增大而持续增大,制热量随蒸发温度的增加先增加后趋于平稳。其原因主要是:蒸发温度提高,压缩机吸气量增大,功率增大,并且高压级承担着对补入气体的压缩。制热量的提高由排气量决定,但随着蒸发温度的增大,补气量减小了,因此制热量提高的幅度也随之减小,但制热量的大小始终控制在额定工况制热量的92%~95%。由于制热量与压缩机功率的变化趋势不同,导致其比值COP的变化趋势为先增大,后减小,并在=1。2~1。3C达到最大。

超低温制热超低温工况下,主要考察了在蒸发温度-26C左右的制热性能,其结果见。由图可知,与蒸发温度7C相比,压缩机功率降低至90%以下,制热COP降低至约60%。关键参数制热量能达到额定制热量的58%左右。补气的效果是:方面通过补入低焓值的气体制冷剂,降低压缩机的排气温度,提高恶劣工况下的系统稳定性;另方面,提高二级压缩气体质量及整个系统的排气量,逼制了低蒸发温度下压缩机功率及制热量的降低。

结论对系统的制冷、制热及超低温制热性能进行实验研究,同时获得最佳制冷性能及制热性能,高低压腔容积比范围为0。6~0。7,相对补气量范围为15%~20%。相对于单级压缩系统,双级压缩中间补气系统的制冷量能提高5%,制冷EER提高10%双级压缩中间补气的系统逼制了低蒸发温度下制热量的降低,在蒸发温度0。53。0C条件下,制热量为额定工况7。0C下的92�%;27。6-26。1T的超低温工况下制热量能达到额定制热量的55%。