流路布置对R22替代工质冷凝器性能的影响研究

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1、制冷空调RefrigerationAirConditioning专题研讨与电力机械&ElectricPowerMachinery流路布置对R22替代工质冷凝器性能的影响研究邓斌,廖清高,林澜(广东科龙电器股份有限公司,广东顺德528303)摘要:基于相关文献提出的冷凝器分布参数模型,分别以R22的3种替代产品(R407C,R410A,R134A)为工质,分析了4种不同流路布置的2排管冷凝器的换热和流动特性,并与以R22为工质的冷凝器进行了性能比较。结果表明:采用R22的3种替代工质时,冷凝器性能的变化规律

2、基本一样,4种流路布置中,在随着管内冷媒流量的变化和随着冷凝器迎风面风速的变化两种工况下,逆流换热效果最好,其次是错流,顺流最差;在与R22为工质的冷凝器性能比较中,采用3种替代工质的冷凝器换热量及进出口压降的变化趋势基本一样;在3种替代工质中,R410A性能较好,换热量最大、压降最低,但其冷凝压力比R22高出60%左右,R134A压降较大,这两种都不是理想替代物,而R407C与R22在换热量及压降方面最为接近,是其理想的替代工质。关键词:冷凝器;替代工质;流路布置;数值模拟中图分类号:TU83文献标识码

3、:A文章编号:1006-8449(2007)04-0014-050引言HFC工质R22作为建筑空调用制冷剂来说,几十不同的换热器流程,换热器表现性能不一样。流路年来一直占据着主导地位。但是由于存在温室效应和布置会改变传热温差的分布,对换热器性能有较大的破坏大气臭氧层,《蒙特利尔议定书》对R22的禁用期影响。国内外已有大量文献研究流路布置对冷凝器性限已经作出了明确的规定,即以1985年的生产量为基能的影响,如文献[3～7]分别研究了流路布置对纯工质[3,7][4,5][6]准,2003年压缩为65%,201

4、0年为35%,2015年为(R22/R134A)及替代工质R410A冷凝器的影响,10%,2020年全面禁止。发展中国家可适当延期至文献[8,9]分别从数值模拟及实验的角度研究了流路2040年全面禁止R22产品的生产。随着全球环保意识布置对非共沸制冷剂冷凝器性能的影响。的进一步提升,许多发达国家均加快了R22替代的步上述文献大都从流路布置对采用单一制冷剂伐,美国、日本、加拿大规定2010年禁用R22,欧共体(R22)或其替代品冷凝器性能的影响方面进行了研[1]则均规定为2015年前。究,如果同一台冷凝器,

5、分别采用以上提到的4种工目前,不同的国家和地区,对R22的替代物有着不质,流路布置对冷凝器性能的影响又是怎样的呢?本同的选择。日本、美国在家用空调中倾向于采用文拟基于文献[10]提出的冷凝器分布参数模型,对采R410A,在大、中型制冷空调中则倾向于R407C;欧共用多种工质的两排管多种流路布置的冷凝器换热和流体则均倾向于R407C。而我国则由于产业现状、政策以动特性进行研究,详细探讨和比较不同制冷剂、不同管及外部环境的影响等,目前R134A,R410A,R407C都内冷媒流量、不同迎风面风速情况下流路布置

6、对空冷有使用,究竟哪一种工质作为永久性替代制冷剂还很冷凝器性能的影响,以期为采用不同工质的冷凝器进难确定。应当说,从近十年替代制冷剂的发展中可看行流路布置优化设计提供理论依据和指导方向。出,实际上很难找到一种完全理想的替代物(即ODP=具体的冷凝器分布参数模型详见文献[10]。0,低GWP值,高效、安全、与价格不贵的高润滑性油互溶性等)。可以说,替代制冷剂的选择与确立将会对一1冷凝器数值模拟结果及分析[2]个国家或地区的整个制冷行业产生深远的影响。本文以4种不同流路布置的冷凝器为例进行分No.4/2007

7、14总第116期第28卷RefrigerationAirConditioning制冷空调专题研讨&ElectricPowerMachinery与电力机械析,模拟的冷凝器流路布置示意图见图1,几何参数及路A换热量最小,随着冷媒流量的加大,这种差异更测试条件见表1和表2。加明显。从而证明了在采用工质R407C的流路布置形式中,逆流换热平均温差最大,换热最好,顺流最差,Z总进总出总进总出总出总进字型流介于两者之间。从图2b)中可以看出,尽管流路B换热最好,但它的压降也是最大的(流路B压降高出流路A压降5%左右)

8、。C,D两种流路的比较中,重力的影响比较明显,由于流路D采用Z字型逆流,冷媒气流方向自下而上流动时,需克服重力的作用,而流路C采用Z字型顺流,冷媒从上向下流动,可以利用重力的作用,因此流路C压降较小,流路D压降较大,从而也导致了流路C具有比流路D更高的换热量。因此考虑重力的影响,建议A,B两种流路均改成总出总进“И”和“N”字型,会取得更好的效果。因为在冷凝器中,a)b)c)d)进入的工质为汽态,受重力的影响较小,流动路径对其