滾動活塞壓縮機(jī)雙級壓縮中間補(bǔ)氣制冷/熱泵系統(tǒng)的。壓縮機(jī)由單個電機(jī)帶動的高壓腔和低壓腔組成,節(jié)流過程分為級節(jié)流和二級節(jié)流,以閃蒸器為分界。其工作過程如下:出冷凝器的液態(tài)工質(zhì)通過一級膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入到閃蒸器內(nèi),在閃蒸器內(nèi)制冷劑分離為液態(tài)和氣態(tài),氣態(tài)制冷劑通過補(bǔ)氣管路補(bǔ)入到中間腔內(nèi),液態(tài)的制冷劑從閃蒸器內(nèi)出來后進(jìn)入到二級膨脹閥進(jìn)行二級節(jié)流,后進(jìn)入到蒸發(fā)器內(nèi),完成個工作過程。
相對補(bǔ)氣量;為6點(diǎn)的工質(zhì)的質(zhì)量流量(kg/s)。
單位質(zhì)量工質(zhì)制熱量低壓級壓縮功1壓縮過程的等熵效率;nm為機(jī)械效率;nmo為電高壓級壓縮功2'壓縮過程的等熵效率。
制冷性能系數(shù)制熱性能系數(shù)根據(jù)質(zhì)量守恒導(dǎo)出高低壓工作腔的容積比2計算模型單位質(zhì)量工質(zhì)制冷量狀態(tài)點(diǎn)2'的氣態(tài)工質(zhì)比容(m3/kg)。
~(8),以R410A工質(zhì)為例,對系統(tǒng)的制冷及制熱性能隨高低壓容積比的變化規(guī)律進(jìn)行了計算,其結(jié)果見。由圖可知,制冷EER及制熱COP隨容積比的增大均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,在某一容積比下達(dá)到各自的*大值。如,制冷*大EER值對應(yīng)的壓容積比為0. 7左右,制熱工況約為0.6.此值的確定為壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了*重要的依據(jù)。
3實驗臺的搭建依據(jù)的計算結(jié)果,加工出了一臺容積比為和冷環(huán)境,王回路上的手動膨脹閥控制蒸發(fā)溫度,通過、二級膨脹閥的開度調(diào)節(jié)中間壓力。溫度、壓力、流量及電功率等儀表均達(dá)到了相關(guān)規(guī)定的精度要求。王要性能指標(biāo)的獲得方法如下:為蒸發(fā)器中水的進(jìn)口溫度(°C);t2為蒸發(fā)器中水的出口溫度(°C)。
?。籺3為冷凝器中水的出口溫度(°C);t4為冷凝器中水的進(jìn)口溫度(°C)。
壓縮機(jī)的輸入功率由高精度電參數(shù)綜合測量儀表直接測量獲得。
4測試結(jié)果與分析4.1制冷性能發(fā)溫度t分別為2、、C時,制冷EER比隨相對補(bǔ)氣量的變化規(guī)律。EERd和EERS分別表示雙級、單級壓縮的制冷EER.由圖可知,隨著相對補(bǔ)氣量的增加,比值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,相對補(bǔ)氣量為15%~20%時EER比*大。經(jīng)查R410A的飽和狀態(tài)物性表可知,冷凝溫度45°C,過冷度為5C的液體制冷劑節(jié)流至1.1~1.5MPa時,飽和氣體的含量恰好也為15% ~20%,表明補(bǔ)氣全部為氣體,閃蒸器的分離效果理想。
制冷性能系數(shù)比隨相對補(bǔ)氣量的變化Fig.4Variationofcoolingperformance表示制冷工況下的性能比隨蒸發(fā)溫度的變化關(guān)系。縱坐標(biāo)為性能比值的大小,Pd/Ps、Q0d/Q0s、EERd/EERs分別表示相同的蒸發(fā)和冷凝溫度下,雙級系統(tǒng)與單級的壓縮機(jī)功率、制冷量及制冷EER之比。由圖可知,隨著蒸發(fā)溫度的增加,功率比值Pd/Ps逐漸減小,原因是在高蒸發(fā)溫度下補(bǔ)氣量的減小造成壓縮機(jī)功率增加程度同比率下降。制冷量比值Qd /Qs呈現(xiàn)與功率相同的趨勢,即與不帶補(bǔ)氣相比,制冷量在5%~15%提高,但隨著蒸發(fā)溫度的增大,制冷量提高幅度會減小。其原因同樣是因為蒸發(fā)溫度上升而補(bǔ)氣量下降造成的主路膨脹閥前的液體過冷度下降。EERd/EERs隨蒸發(fā)溫度的增加變化不明顯,基本維持在1.10~1.12的水平,補(bǔ)氣可使系統(tǒng)的制冷EER增加約10% 4.2制熱性能表示制熱工況性能比隨蒸發(fā)溫度的變化規(guī)律。以單級壓縮系統(tǒng)在額定工況蒸發(fā)溫度7.0°C的性能作為比較標(biāo)準(zhǔn),考察蒸發(fā)溫度0.5~3.0°C的制熱性能變化,P(7.0C)、Qk(7.0C)、COP(7.0C)分別表示單級壓縮系統(tǒng)在蒸發(fā)溫度7. 0C時的壓縮機(jī)功率、制熱量及制熱COP.縱坐標(biāo)表示比值的大小。由圖可知,壓縮機(jī)功率隨蒸發(fā)溫度的增大而持續(xù)增大,制熱量隨蒸發(fā)溫度的增加先增加后趨于平穩(wěn)。其原因主要是:蒸發(fā)溫度提高,壓縮機(jī)吸氣量增大,功率增大,并且高壓級承擔(dān)著對補(bǔ)入氣體的壓縮。制熱量的提高由排氣量決定,但隨著蒸發(fā)溫度的增大,補(bǔ)氣量減小了,因此制熱量提高的幅度也隨之減小,但制熱量的大小始終控制在額定工況制熱量的92% ~95%.由于制熱量與壓縮機(jī)功率的變化趨勢不同,導(dǎo)致其比值COP的變化趨勢為先增大,后減小,并在=1.2~1.3C達(dá)到*大。
4.3超低溫制熱超低溫工況下,主要考察了在蒸發(fā)溫度-26C左右的制熱性能,其結(jié)果見。由圖可知,與蒸發(fā)溫度7C相比,壓縮機(jī)功率降低至90%以下,制熱COP降低至約60%.關(guān)鍵參數(shù)制熱量能達(dá)到額定制熱量的58%左右。補(bǔ)氣的效果是:方面通過補(bǔ)入低焓值的氣體制冷劑,降低壓縮機(jī)的排氣溫度,提高惡劣工況下的系統(tǒng)穩(wěn)定性;另方面,提高二級壓縮氣體質(zhì)量及整個系統(tǒng)的排氣量,逼制了低蒸發(fā)溫度下壓縮機(jī)功率及制熱量的降低。
5結(jié)論對系統(tǒng)的制冷、制熱及超低溫制熱性能進(jìn)行實驗研究,同時獲得*佳制冷性能及制熱性能,高低壓腔容積比范圍為0.6~0.7,相對補(bǔ)氣量范圍為15%~20%.相對于單級壓縮系統(tǒng),雙級壓縮中間補(bǔ)氣系統(tǒng)的制冷量能提高5%15%,制冷EER提高10%雙級壓縮中間補(bǔ)氣的系統(tǒng)逼制了低蒸發(fā)溫度下制熱量的降低,在蒸發(fā)溫度0.53.0C條件下,制熱量為額定工況7.0C下的92%95%;27.6-26.1T的超低溫工況下制熱量能達(dá)到額定制熱量的55%.
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