换热器流路对高温制冷性能影响实验研究

换热器流路对高温制冷性能影响实验研究

冯文科, 

珠海格力电器股份有限公司    广东珠海  519000

摘要：为改善家用空调在高温环境下性能衰减严重的问题，以某3P柜机为研究对象，设计了三种流路，对比研究了其对APF、高温制冷能力等因素的影响。实验结果表明：改变流路对排气温度及压力影响较大，方案二能效最大，可达4.498，且有利于降低排气温度。

关键词：流路；高温；制冷；实验研究

Experimental Study on the Influence of Heat Exchanger Flow Path on High Temperature Refrigeration Performance

Feng Wenke 

（Gree Electric Appliances,Inc. of Zhuhai    Zhuhai Guangdong  519000）

Abstract:To improve the severe performance degradation of household air conditioners in high-temperature environments, three flow paths were designed for a certain 3P cabinet unit as the research object, and their effects on factors such as APF and high-temperature cooling capacity were compared and studied. The experimental results show that changing the flow path has a significant impact on exhaust temperature and pressure. Scheme 2 has the highest energy efficiency, reaching 4.498, and is beneficial for reducing exhaust temperature.

Key words:Flow path;High temperature;Refrigeration;Experimental research

0 引言

随着全球环境逐渐变暖，夏季高温酷热天气频现，消费者对高温环境下空调的制冷效果及舒适性越来越关注。然而目前空调系统在夏季高温环境下制冷量衰减严重，针对此问题，行业从多个角度对提升高温制冷量展开了广泛研究[1-6]，如压缩机[7]、制冷工质[8]等方面。

本文从室外换热器流路的角度展开研究，设计了三种冷凝器可行性方案，实验对比研究其对性能的影响，为后续研究如何提升极端环境下的系统性能，提供理论参考和实验数据参考。

1系统配置

冷凝器采用2排1.4mm片距规格，铜管直径为ф7，如图1所示；节流装置采用脉冲电子膨胀阀，最大流量为500，冷媒采用R32，灌注量为1200g，系统具体配置如表1所示。

图1 冷凝器三维示意图

表1 系统配置

2 流路配置

方案一采用5进5出+1过冷进过冷出流路，流程分布为6、5、6、5、5，过冷流程为1；方案二采用4-2-2流路，流程分布为4、4、4、4、3、3、3、3；方案三采用8进8出流路，流程分布为4、4、4、4、3、3、3、3，具体图示方案如下表2所示：

表2 流路方案

3实验简介

性能测试采用空气焓差法进行测试。其原理是通过测量进入和离开换热器的空气干球温度、湿球温度和相应的风量来确定其制冷量/制热量的方法。计算公式如下：

其中Q—总制冷量；W

qv—室内机风量；W

ha1—室内机回风空气焓值；J/kg

ha2—室内机送风空气焓值；J/kg

Vn’—风量测点的空气比容；m3/kg

Wn—风量测点的空气含湿量；kg/kg（干空气）

实验台按国标搭建，主要由室内侧、室外侧两部分组成，其中室内侧主要由工况调节系统、风量测量装置、温湿度测量装置等组成，实验台整体结构示意图如图2所示：

图2 实验台示意图

4实验分析

能力、功率、能效、排气温度实验数据对比如下：

图3 各方案能力对比图                    图4 各方案功率对比图

图5 各方案能效对比图                   图6 各方案排气温度对比图

从上图3和图4可以看出：方案二与方案一能力相当，且均优于方案三；与方案一、方案二相比，方案三功率最高。表明系统流路并不是越多越好，系统流路过多反而导致能力降低、功率升高。

从上图5和图6可以看出：方案二与方案一能效相当，且均优于方案三；方案三排气温度最高，方案二排气温度最低，方案一排气温度居中。

通过上述三个方案对比，分析认为流路过多导致换热不充分，实现相同系统能力时，系统需要消耗更多的功率，进而导致系统能效降低。方案二与方案三U管流程相同，但采用不同布局可实现更优的效果，分析认为换热器表面换热能力并不是均匀分布的，流路均衡分布反而导致换热器换热能力降低。

5结论

以某3P柜机为研究对象，计了三种换热器流路可行性方案，对比研究了其对APF、高温制冷能力等因素的影响。实验研究结论如下：

（1）改变流路，系统高温制冷排气温度及压力变化较大，且变化无规律；

（2）改变流路，能效（方案一4.495，方案二4.498，方案三4.47）基本相当，但方案二效果最优。

（3）综合对比能力、功率、能效、排气温度，方案二最优，方案三效果最差，表明流路数并不是越多越好；采用4-2-2流路有助于降低排气温度，进而提高系统可靠性。

参考文献

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[2]贾庆磊,熊志洪,晏刚.改善空气源热泵在夏季高温工况下运行性能的试验研究[J].制冷与空调, 2014, 14(8):6.

[3]罗荣邦,张鹏,王飞,等.闪发器热泵系统设计及试验研究[J].制冷与空调, 2018, 18(5):6.

[4]秦宪,楚光正,胡林锋.变频空调高温制冷量提升方法的研究[C]//2018年中国家用电器技术大会.

[5]李海军,时帅领,王春艳,等.极端高温环境下空气源热泵冷热水机组制冷实验研究[J].低温与超导, 2020, 48(4):6.

[6]阙沛祯,魏会军.中东空调工况下双级增焓转子压缩机性能研究[J].压缩机技术, 2021(2):4.

[7]刘华,张治平,谢艳群.一种高温制冷离心压缩机开发与研究[J].流体机械, 2010, 38(4):6.

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