风冷冷热水机组的制冷剂充注量试验研究.doc

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1、风冷冷热水机组的制冷剂充注量试验研究何如余晓明李廷永王文斌摘要：通过风冷冷热水机组实验测试，研究风冷冷热水机组储液器及充注量匹配对测试机组系统性能的影响，提出了机组性能改进措施及方法。关键词：最佳充注量储液器实验研究0前言风冷冷热水机组的水侧换热器大多选用板式换热器，其具有结构紧凑、体积小、传热系数高等特点。但当机组处于热泵运行时（板式换热器作冷凝器），由于其内容积很小，制冷剂蒸气在其中冷凝后必须及时排出，否则冷凝液会淹没一部分换热面，使换热量减少，影响机组的运行稳定性和性能。所以在使用板式换热器时大都需要配置储液器，用来平衡机组由于工况变化或进行能量调整时相应产生的制冷剂变化

2、量，起到质量流量平衡器的作用。本文主要研究储液器“逆向法”配置，通过理论计算和试验研究来探讨采用该方法的储液器配置问题及制冷剂充注量对系统性能的影响。1储液器的配置作者收集了国内外同类机型所采用的各种解决方案，从储液器在制冷和制热运行工况时所处的压力状态来分主要有两种类型，一种是压力恒定的高压储液器，通过采用传统的“四个单向阀法”来实现。另一种是压力交替变化的，在制冷时是低压储液器，在制热时又变成高压储液器，主要有“冷热法”（图1）和“逆向法”（图2）两种实现方法。采用四个单向阀后，可以确保在制冷和制热两种工况时，冷凝液体始终从同一方向进出储液器，然后进膨胀阀节流。这种方法在膨

3、胀阀尚不能实现双向流通的时代，对机组的稳定运行起到了很大的作用。如今随着双向膨胀阀技术的成熟与推广，“冷热法”和“逆向法”得到了愈来愈多的应用。这两种方法的不同之处在于，前者的储液器是波动型的，用于储存工况变化时的那部分制冷剂变化量，结构为只有单管进出罐体，同时引入四通阀至风冷换热器之间的管路，通过其冷、热变化来保证罐内制冷时不储存制冷剂而储存制热时多余的那部分制冷剂，故称之为“冷热法”。后者的储液器则是通过型的，结构为双管进出罐体，只是制冷和制热时制冷剂的流向相反，故称之为“逆向法”。图1冷热法方案示意图图2逆向法方案示意图2实验装置与测试5测试机组工况环境通过焓差法实验台外

4、室（配有工况机、电加热器和加湿器）来模拟。在所设计的试验装置中，制冷量（制热量）是通过对水侧换热器进、出口水温的测量以及室外冷却水系统水流量的测量，然后将三者的测量值作计算得到的（进出水焓差乘冷却水流量）。系统中水侧换热器的进、出口都设置了温度传感器，进水管路上设置了涡轮流量计，这些测点的布置为分析系统的热力性能提供具体的实测值。通过冷却水系统中冷却塔和电加热器调节带走测试机组负荷。按照“逆向法”配置的储液器主要用于储存热泵系统由制冷工况转换为制热运行以后所多出的那部分制冷剂，因而在试验时首先测出系统不配置储液器时，制冷和制热运行各自的制冷剂最佳充注量，然后根据这一差值进行储液

5、器的选用和调整，满足系统的性能和可靠性的要求。3制冷剂充注量的估算制冷剂在制冷循环中所起的作用是不言而喻的，对制冷剂的研究工作也是大量的，但主要是针对其本身的热力特性和物理化学性质，而对其在系统中应用的一些问题，如对怎样精确计算制冷剂充注量及充注量的变化与系统其他特性之间的定量关系，则相对研究较少。目前制冷剂的充注量主要有，空泡系数法和内容积估算法两种。工程上常用后者，即采用充注量占系统各设备内容积百分比的方法来估算总的制冷剂充注量。M08H系统内容积计算结果如表1和表2所示。表1制冷装置制冷剂充注量设备名称充注量占设备容积（%）设备名称充注量占设备容积（%）冷凝器储液器中间冷

6、却器气液分离器低压循环桶15703030305干式蒸发器湿式蒸发器冷凝管液体分管油分离器40805010020表2M08H系统内容积零部件排气管路风侧换热器阀前管路阀后管路板式换热器吸气管路内容机（L）0.195.560.330.311.444.6754试验结果与分析4.1不设储液器时系统制冷、制热量与充注量的关系图3、图4分别为不设储液器时机组的制冷量和能效比随充注量的变化曲线。试验时，首先参照估算值以液态方式充注，然后逐步以气态方式添加制冷剂，逐点记录下各稳定点的试验参数，绘出制冷量、能效比随充注量变化的两条主要性能变化曲线，得出共同的最佳点。由图中可以看出，在制冷标准工况

7、运行时，在充注量大致为5.3kg时，机组的制冷量和能效比均处于比较理想的状态。图3制冷量随充注量变化曲线图4制冷能效比随充注量变化曲线在测试制热性能时，由于系统内制冷剂很难定量减少，因而机组首先排尽制冷剂，重新抽真空，再以液态方式充注制冷剂，然后逐步添加气态制冷剂，得出图5、图6两条不设储液器时机组的制热量和能效比随充注量的变化曲线。由图中可以看出，在制热标准工况运行时，在充注量大致为2.5kg时，机组的制热量和能效比均处于比较理想的状态。图5制热量随充注量变化曲线图6制热能效比随充注量变化