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R410A空气源热泵工作过程仿真及实验研究

秦振春  
【摘要】: 目前大量的空气源热泵使用的制冷工质为R22,R22对臭氧层有破坏作用。有关保护臭氧层的国际协议《蒙特利尔议定书》已明确规定了空调器中所使用的R22为应被禁用、淘汰的物质。目前被认为较有前途的R22替代制冷剂主要有R407C和R410A。R410A是HFC32和HFC125按照50:50的质量百分比组成的二元近共沸混合制冷剂,其温度滑移不超过0.1℃,它在替代R22方面比较有优势。R410A具有优良的传热性能,流动压降比R407C和R22都要小,有利于提高制冷系统的性能系数,值得进一步研究。 笔者通过理论计算和对已有R410A机组的分析,设计开发了一台5HP风冷冷(热)水机组。并利用人工环境模拟实验室及高精度的数据测量采集系统对机组在不同工况下的运行特性进行了测试分析。 建立了风冷热泵机组制冷模式下的稳态仿真模型,包括:压缩机、风侧换热器、板式换热器和热力膨胀阀。利用NIST REFPROP的制冷工质物性资料及其他相关制冷工质物性研究资料,建立R410A物性数据库(包括各相区的热力物性和输运特性)。用Visual Basic语言编写了系统仿真软件,通过与机组实验数据对比,仿真结果与实验结果有较好的一致性。 通过实验分析了R410A机组制冷和制热模式下,在外界环境温度变化时,机组的运行特性,得出了机组制冷(热)量、机组耗功、吸排气压力、能效比、吸气过热度、排气温度、压比等参数的变化规律。实验表明,在机组各部件合理匹配的情况下,R410A风冷冷(热)水机组标准制冷工况的COP能达到GB 19577-2004《冷水机组能效限定值及能效等级》中4级以上的要求,本实验机组在标准制冷工况的COP达到了2.64。 中国加入WTO以后,产品标准与国际接轨将变得更为重要,本实验还根据GB/T18430.1《蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组工商业用和类似用途的冷水(热泵)机组》(征求意见稿)中部分负荷工况测试要求对R410A风冷热泵在部分负荷下的运行做了实验,得出了R410A热泵机组的综合部分负荷性能系数(IPLV),这对以后机组采用新标准进行测试有一定的借鉴作用。


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