风冷热泵冷热水机组实验与分析
2008年05月25 00:00:00 来源：中国制冷空调技术网
摘要：对一台螺杆型风冷热泵冷热水机组进行了系统实验，分析了风冷热泵冷热水机组在制热工况下的运行状态及压力、温度变化情况以及机组制热量偏离设计要求的原因。
1. 引言
风冷热泵冷热水机组作为中央空调系统的冷热源得到了较广泛的应用，为分析风冷热泵冷热水机组的实际运行情况以及如何改善机组的性能，针对一台螺杆型风冷热泵冷热水机组进行了较详细的实验，实验中除根据水侧换热器的进出水温差及水流量确定机组的制热量及测量机组的的输入功率，并沿制冷剂回路进行了一系列的压力及温度测量，较全面地了解了机组的运行特点，为进一步提高机组的性能提供了实验依据。
2. 实验系统及测点布置
1：压缩机，2：四通阀，3：风侧换热器，4：热力膨胀阀，5：汽液分离器，
6：高压储液器，7：干燥过滤器，8：水侧换热器，9：油冷却器，
图1 实验样机的系统原理图
图1为实验机组原理及压力温度测点分布图，实验布置的压力测点见表1
表1 压力温度测点及标记
|
压力（Mpa）
|
|
温度（℃）
|
|
|
压缩机排气压力
|
P1
|
压缩机排气温度
|
T1
|
|
冷凝器入口压力
|
P2
|
冷凝器进口温度
|
T2
|
|
储液器出口压力
|
P3
|
冷凝器出口温度
|
T3
|
|
干燥过滤器出口压力
|
P4
|
制热膨胀阀前温度
|
T4
|
|
制热膨胀阀前压力
|
P5
|
气液分离器进口温度
|
T5
|
|
制热膨胀阀出口压力
|
P6
|
压缩机进口温度
|
T6
|
|
分液头出口压力
|
P7
|
进水温度
|
T7
|
|
蒸发器出口压力
|
P8
|
出水温度
|
T8
|
|
四通阀后（回气）压力
|
P9
|
|
|
|
压缩机进口压力
|
P10
|
|
|
3. 实验结果与分析
风冷热泵冷热水机组的实验条件如下：
环境干球温度7.1℃，环境湿球温度4.7℃，大气压力0.09805Mpa，制冷剂R22。
表2为实验结果
表2 风冷热泵冷热水机组实验结果
|
压力（Mpa）
|
|
温度（℃）
|
|
其他
|
|
|
压缩机排气压力
|
1.888
|
压缩机排气温度
|
94.3
|
输入功率（Kw）
|
55.1
|
|
冷凝器入口压力
|
1.843
|
冷凝器进口温度
|
86.0
|
制热量（Kw）
|
122.6
|
|
储液器出口压力
|
1.825
|
冷凝器出口温度
|
46.0
|
|
|
|
干燥过滤器出口压力
|
1.821
|
制热膨胀阀前温度
|
45.7
|
|
|
|
制热膨胀阀前压力
|
1.813
|
气液分离器进口温度
|
-3.7
|
|
|
|
制热膨胀阀出口压力
|
0.568
|
压缩机进口温度
|
-3.5
|
|
|
|
分液头出口压力
|
0.458
|
进水温度
|
40.2
|
|
|
|
蒸发器出口压力
|
0.426
|
出水温度
|
45.8
|
|
|
|
四通阀后（回气）压力
|
0.375
|
|
|
|
|
|
压缩机进口压力
|
0.338
|
|
|
|
|
由表2可得：
排气压力对应饱和温度为：48.8℃
平均冷凝温度为：47.6℃
膨胀阀前压力对应饱和温度为：47.0℃
进蒸发器压力对应饱和温度为：-2.5℃
平均蒸发温度为：-3.6℃
进压缩机压力对应饱和温度为：-11.3℃
风冷热泵冷热水机组运行时的阀前过冷度为：1.3℃
风冷热泵冷热水机组运行时的进气过热度为：7.8℃
平均冷凝温度与进出水平均温度差为：4.6℃
进风温度与平均蒸发温度之差为：9.6℃
压缩机排气至冷凝器入口压降为：0.045 Mpa
冷凝器及储液器压降为：0.018 Mpa
干燥过滤器压降为：0.004 Mpa
高压侧压力降为：0.075Mpa
分液头压降为：0.11 Mpa
蒸发器压降为：0.032 Mpa
四通阀压降为：0.051 Mpa
气液分离器压降为：0.037 Mpa
低压侧压力降为：0.23 Mpa
冷凝温度与进出水平均温度差及进风温度与平均蒸发温度之差表现为冷凝器及蒸发器的工作正常，按排气压力对应饱和温度及进压缩机压力对应饱和温度查得所用压缩机的制热量为157.7Kw，而实验测得风冷热泵冷热水机组的制热量为122.6Kw，仅为压缩机制热量的77%，若按平均冷凝温度及平均蒸发温度查的压缩机的制热量为197Kw。冷凝温度与进出水平均温度差及进风温度与平均蒸发温度之差的正常为风冷热泵冷热水机组的工作提供了合理的冷凝温度和蒸发温度，但高压侧及低压侧的压力损失，特别是低压侧的压力损失使压缩机的出力大为减少。表现为机组的实际制热量达不到要求。该实验中高压段压力损失相当于冷凝温度升高1.2℃，低压段压力损失相当于蒸发温度降低8.8℃。
4. 结论
（1）在保证风冷热泵冷热水机组的两器设计有合理的蒸发温度与冷凝温度的条件下，要注意尽量减少制冷系统，特别是蒸发器出口到压缩机的压力损失，使得压缩机的工作范围接近设计的冷凝温度及蒸发温度。
（2）要掌握压缩机实际出力的情况及性能系数；
（3）对风冷热泵冷热水机组进行实验研究，不仅要测量其制冷量（制热量）、输入功率等宏观特性，同时要检测其压力、温度的分布情况，全面了解机组的运行状况。
作者简介：
黄虎，男，1962年12月生，副教授，地址：南京板仓街78号南京师范大学紫金校区动力学院，邮政编码： 210042，电话：，传真：（025）85898550，电子信箱：huang-hu@jlonline.com
