單工質(zhì)變流量復(fù)疊制冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到壓縮比和系統(tǒng)運(yùn)行效率，單級(jí)蒸氣壓縮制冷循環(huán)一般用到蒸發(fā)溫度-30℃以上的系統(tǒng)，如果壓縮比繼續(xù)升高，單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)的相對(duì)余隙容積增加，輸氣系數(shù)會(huì)急劇下降，造成系統(tǒng)能效比的顯著降低。解決大壓縮比工況下的制冷系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題，研究人員給出了兩套技術(shù)可行的方案，其一是采用雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)，其二是采用復(fù)疊式制冷系統(tǒng)。上述兩種方案均可有效解決大壓縮比帶來(lái)的效率下降問(wèn)題。從目前的研究情況來(lái)看，雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)仍存在其

2、技術(shù)應(yīng)用的缺點(diǎn)，其不能解決單機(jī)雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)的容量問(wèn)題和配組式雙級(jí)壓縮機(jī)的回油問(wèn)題。復(fù)疊式制冷系統(tǒng)由兩個(gè)單機(jī)壓縮制冷系統(tǒng)組成，壓縮機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，有效解決了雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)的兩個(gè)問(wèn)題。以冷庫(kù)制冷系統(tǒng)用復(fù)疊式制冷系統(tǒng)為研究對(duì)象，開(kāi)展級(jí)間匹配問(wèn)題的相關(guān)研究。本課題以復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的優(yōu)化為目標(biāo),理論分析R410A單工質(zhì)復(fù)疊式制冷循環(huán)在最佳中間溫度下高低溫級(jí)流量比和制冷系數(shù)COP的關(guān)系。理論分析結(jié)果表明：當(dāng)?shù)蜏丶?jí)流量比增大時(shí)中間溫度增加，COP先

3、增大后減小，存在一個(gè)使COP值最大的最佳流量比；工況溫度對(duì)COP的影響會(huì)大于流量比變化的影響，當(dāng)環(huán)境溫度上升或需要降低庫(kù)溫時(shí)，需要減小低溫級(jí)流量，當(dāng)庫(kù)溫需要迅速降溫時(shí)，則需要增大低溫級(jí)流量，同時(shí)還要調(diào)節(jié)高溫級(jí)流量以確保復(fù)疊式制冷系統(tǒng)處于最佳的高低溫級(jí)流量比。在理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和搭建了復(fù)疊式制冷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)由直流變頻轉(zhuǎn)子式R410A壓縮機(jī)、風(fēng)冷式冷凝器、釬焊式板式換熱器，電子膨脹閥組成，采用熱平衡法測(cè)試復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的制冷量。搭建

4、了既能進(jìn)行單機(jī)壓縮制冷循環(huán)又能切換為復(fù)疊壓縮制冷循環(huán)的變制冷劑流量制冷系統(tǒng)，以滿足不同系統(tǒng)的運(yùn)行測(cè)試。
　　本研究通過(guò)理論建模和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，總結(jié)出系統(tǒng)隨負(fù)荷及工況變化時(shí)，高、低溫系統(tǒng)制冷劑流量值和冷凝蒸發(fā)器最佳溫度關(guān)系以及不同工況對(duì)系統(tǒng)能效的影響。研究表明：蒸發(fā)溫度越高，冷凝溫度越低，復(fù)疊換熱溫差越小，壓縮機(jī)吸氣過(guò)熱度越小，冷凝過(guò)冷度越大系統(tǒng)的COP越大。影響系統(tǒng)性能的主要因素是蒸發(fā)溫度和低溫級(jí)系統(tǒng)冷凝過(guò)冷度。在提供-30℃以下低溫