R410A直膨式太阳能热泵热水器制冷剂分布特性-论文.pdf

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1、第30卷第12期农业工程学报Vo1．30No．122014年6月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJun．2014177R410A直膨式太阳能热泵热水器制冷剂分布特性孔祥强，杨允国，林琳，李瑛(山东科技大学机械电子工程学院，青岛266590)摘要：为了研究制冷剂在直膨式太阳能热泵系统中的分布和迁移特性，在建立太阳能集热／蒸发器和冷凝器的均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型和系统制冷剂充注量模型的基础上，编制了以R410A(二氟甲烷和

2、五氟乙烷的混合物)为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序。将以R22(二氟一氯甲烷)为工质的直膨式太阳能热泵热水系统理论计算值与试验数据进行了对比分析，验证了系统数学模型的可靠性。在维持太阳能集热／蒸发器出口过热度不变的条件下，模拟分析了水箱水温、系统制冷剂充注量、压缩机转速等运行参数和太阳辐射强度、环境温度等环境参数对系统内部制冷剂分布的影响特性。模拟结果表明：制冷剂主要存在于冷凝器和太阳能集热／蒸发器内部，占系统制冷剂充注量的70％～90％；运行参数和环境参数的变化对冷凝器和太阳能集热／蒸发器内部的制冷剂分

3、布有很大影响，而对压缩机和管道内部的制冷剂分布影响很小。研究结论可以为优化系统性能和减少系统制冷剂充注量提供科学依据。关键词：制冷剂；太阳能；冷凝器；热泵；直膨式；R410A；性能模拟doi：10．3969d．issn．1002—6819．2014．12．022中图分类号：TK11+4文献标识码：A文章编号：1002—6819(2o14)一12-0177—07孑L祥强，杨允国，林琳，等．R410A直膨式太阳能热泵热水器制冷剂分布特性[J]．农业工程学报，2014，30(12)：177—183．KongXiangqian

4、g，YangYunguo，LinLin，eta1．Refrigerantdistributioncharacteristicsofdirect—expansionsolar-assistedheatpumpwaterheaterwithR410A[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，3o(12)：177—183．(inChinesewithEnglishabstract)机组变出水

5、温度工况的制热性能进行了试验研究，O引言获得了各特性参数随出水温度变化的规律l。太阳能热泵有机结合了太阳能热利用技术和Palmitera等通过试验分析了制冷剂充注量对以热泵技术，用于供暖和制取生活热水，是实现建筑R410A为工质的空气源热泵机组运行性能的影节能和可再生能源利用的有效技术之一4。。当前热响【l引。陈剑波等对R410A水源热泵机组进行了试泵系统广泛使用R22(二氟一氯甲烷)作为工质[5-8]，验研究，获得了机组变进水温度运行特性【l。Larry它属于HCFCs(含氢氯氟烃)类制冷剂，对臭氧层等对工质为R41

6、0A的小型热泵空调机组进行了有破坏性，而混合制冷剂R410A(二氟甲烷和五氟研究，揭示了制冷剂充注量对机组热性能的影响乙烷的混合物)的臭氧衰减指数为0，并且具有较特性们。小的温度滑移、较高的单位容积制冷量、良好的流热泵系统的制冷剂分布和迁移特性对于改善动和传热特性等特点，成为R22的理想替代物【9。系统性能、实现系统优化和减少制冷剂充注量等具谌学先等对热泵系统与太阳能热水器的匹配有非常重要的影响[21-22】。利用试验方法研究制冷剂和供热工况的能量互补、运行稳定性等方面进行了分布和迁移特性是最为有效的方法，但由于试验研

7、研究引。黄东等模拟分析了热泵系统蒸发器采用究较为困难，因此通常采用分布参数法的稳态仿真R410A与R22时支路数对换热器性能的影响，认为进行研究引。但截至目前，直膨式太阳能热泵系统蒸发器使用R410A的换热量更大引。郭宪民等对制冷剂分布特性的研究较少。鉴于此，本文建立以结霜工况下的R410A热泵空调器工作过程进行了R410A为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统的数值研究【】。翁文兵等对R410A风冷热泵冷热水数学模型，模拟分析系统稳态运行时主要部件内部制冷剂分布特性，并研究运行参数和环境参数对制收稿日期：2013．11-

8、04修订日期：2014．05．30冷剂分布的影响特性。基金项目：山东省高等学校科技计划资助项目(J11LD63)；山东省泰山学者建设工程专项经费资助项目1系统组成作者简介：孔祥强(I976一)，男，山东曲阜市人，副教授，博士，主直膨式太阳能热泵热水器结构如图1所示，主要从事建筑节能技术等研究。青岛山东科技大学机械电子工程学院，26