空气源热泵的稳态仿真及性能比较论文

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1、空气源热泵的稳态仿真及性能比较论文摘要：本文建立了空气源热泵的稳态仿真模型，通过对R22和其替代工质R32/R134a（质量百分比30/70）的稳态模拟，得出了系统循环性能随工况变化的曲线。通过对相同工况的两种工质性能比较，得出采用混合工质的系统制热量要低，耗功量要小，制热系数要高的结论。从而显示了混合工质替代纯质的节能优势，为替代工质的性能研究提供了一种理论比较的依据。关键词：空气源热泵,稳态仿真，性能比较Abstract：Thisarticleproposesoutasteady-statesimulationmodelofageneralairsourceheat

2、pumpsystem,calculatessystemperformancesofusingR22andR32/R134a(30/70ancecurveastheofR22atthesameptionofthesystemofR32/R134aareinferiortothatoftheformer,butitsheatingCOPishigherthantheformerattheloperatureclimate.Therefore,itshoixturereplacingpuresubstancehasadvantageofenergysavingsandprov

3、idesatheorybasisforfurtherresearch.Keyp;Steady-statesimulation;Performanceparison0.研究目的及背景R22工质由于不满足环保要求而面临淘汰.freelm×2mm的紫铜管组成，内侧流动工质为水；外管为内径φ21mm×2mm的无缝钢管，外侧流动工质为制冷剂。在纯质和定比例混合工质系统计算中长度取10000mm。节流装置采用内径为φ0.9mm的毛细管，并联两根。长度依据标况(蒸发器进风7oC，冷凝器进水40oC)下，纯质与混合工质(30/70m；而在定比例混合工质R32/R134a系统中，长度取1

4、500mm。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。具体结构参数为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。管束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常规热泵的冬季循环示意图1.2仿真模型的建立图2系统稳态仿真算法流程图稳态仿真主要用于预测一定工况下装置稳定运行时所表现出来的系统性能，反映了压缩机、冷凝器、节流元件（毛细管）和蒸发器各部件之间的耦合特性。为了将各部件模型连接起来形成一个可以预测系统性能的系统模型，需要设计相应的算法2,算法

5、流程图见图2，为压缩机的质量流量（单位：，以下相同符合的单位同），为毛细管的质量流量。本文采用改进的PT方程3,4对R22和R32/R134a二元混合物的热物性进行了计算。为了便于各组工况下的性能比较，循环计算中设定：(1)蒸发器出口过热度为5oC。(2)混合工质系统循环计算时，四大部件中工质的组成配比保持不变。(3)冷凝温度和蒸发温度的取法分别为：对于纯质，取冷凝压力和蒸发压力下工质所对应的饱和温度；对于混合工质，冷凝温度取冷凝压力下混合工质的泡点温度，蒸发温度取蒸发压力下混合工质的露点温度5。在程序调整过程中，当冷凝器出口为两相流时，假定高压储液罐能将制冷工质冷凝到

6、该冷凝压力下的饱和液体。当冷凝器出口为过冷液时，高压储液罐出口制冷工质状态与冷凝器出口同。下面着重叙述一下各部件采用的模型及模拟中的假设条件和主要公式。1.2.1压缩机模型压缩机模型只考虑压缩机吸排气状态，不考虑中间的实际压缩过程。1.2.1.1假设条件(1)压缩机的等熵效率为80％，即等熵压缩过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、排气压损分别为零，即压缩机吸、排气压力分别为蒸发压力和冷凝压力。1.2.1.2主要公式（1）.压缩机理论功率(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

7、量(2)式(2)中，为压缩机的理论容积输气量(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决定。1.2.2冷凝器模型冷凝器模型采用分区集中参数模型，即将冷凝器分为三个区，过热区、两相区和过冷区。分段计算各区的换热系数与换热量。1.2.2.1假设条件为简化计算，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，且不考虑压降。(2)冷凝器内管内侧的换热流体水亦视作一维流动。(3)管壁热阻忽略不计。(4)三个相区的物性计算中，过热区按饱和气态计算，过冷区按饱和液相计算，两相区按0.5干度系