r32涡旋压缩机排气温度控制方法研究

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1、R32涡旋压缩机排气温度控制方法研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：建筑学院学科：土木工程研究生：杨明洪指导教师：李先庭教授二○一五年五月ResearchontheMethodstoDecreaseDischargeTemperatureofR32ScrollcompressorThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinCivilEngineeringbyYangMinghongThesisSupervi

2、sor:ProfessorLiXiantingMay,2015摘要摘要为了应对“臭氧层破坏”和“全球气候变暖”两大主要环境问题，根据《蒙特利尔议定书》要求，目前在空调/热泵领域广泛使用的HCFCs制冷剂正在加速淘汰。发展零ODP、低GWP的环保制冷剂是制冷和暖通空调行业面临的迫在眉睫的问题。R32的ODP为零，GWP相对较低，且具有热工性能优良、循环性能高、价格便宜等优点，是空调热泵领域一种重要的中长期替代制冷剂。然而，R32较高的排气温度是限制其大规模应用的主要问题之一。因此，研究R32涡旋压缩机排气温度控制方法对于推动R32的替代和应用有重要意义。本文对降低排气温度的三

3、种主要方法，吸气两相、中间喷液和两相喷射进行了深入评价和研究。首先，建立了考虑涡旋壁温度分布的涡旋压缩机动态分布参数模型。在总结前人的热力学模型的基础上，进一步分析了压缩过程中涡旋壁导热的物理过程，通过时间尺度上的分析将周期边界条件转化为稳态边界条件，从而将该过程简化为具有对流换热边界条件的一维稳态导热过程。通过实验数据修正和验证了该模型，结果表明该模型具备较高的精度。其次，基于验证的模型，深入分析了三种方法对压缩过程内部参数、排气温度、性能和压缩机运行范围的影响，并进一步探讨了三种方法的系统实现方式。结果表明三种方法均能有效降低R32涡旋压缩机排气温度，但对压缩机的性能影

4、响有所不同。两相喷射能在降低排气温度的同时，能显著提升压缩机的制冷量和COP，提出了单喷射支路和双喷射支路两种两相喷射实现方式。然后，建立了可用于三种排气温度控制方法的R32涡旋压缩机实验台。通过实验进一步研究了三种方法在压缩机和系统工况下的性能。结果表明，低压腔压缩机吸气两相时存在最低的实际吸气干度；中间喷液时应选用合适直径的喷射通道避免液体被加热汽化；两相喷射在制冷和制热工况下都展现了较大的性能优势；采用三种技术后，系统的蒸发温度和冷凝温度发生了偏移，具体到两相喷射，其蒸发温度下降，冷凝温度升高，且存在最优喷射比。最后，通过模拟仿真研究了单喷射支路两相喷射系统的设计和控

5、制方法。从压缩机的角度指出了理想喷射点，并通过优化中间换热器的大小和中间压力的控制使得实际喷射点趋近理想喷射点。结果表明，两相制冷剂喷射系统的中间换热器面积存在合理范围，而中间压力可以根据排气温度来优化控制。关键词：R32；涡旋压缩机；两相喷射；吸气两相；中间喷液IAbstractAbstractOzonedepletionandglobalwormingaretwomajorenvironmentalissuesfacedbytheworldwithseriousimplicationforthedevelopmentofrefrigerant.Thetransition

6、fromHCFCsisunderwayforenvironmentalprotectionpursuanttotheMontrealProtocol,andtheincreasinglystringentglobalrestrictionofgreenhousegasemissionacceleratestheschedule.R32hasadvantagessuchzeroODP,lowglobalwarmingpotential,favorablethermalproperties,reducedrefrigerantchargeandlowcost,andhasbee

7、nconsideredasanimportantalternativeforapplicationinrefrigerationandheatpumping.However,theincreaseddischargetemperatureoftheR32compressor,comparedwithotherrefrigerants,isthemainbarrieraffectingthewideandquickadoption.Inthiswork,threepromisingmethods,namely,two