空气冷却式分液冷凝制冷系统性能的研究

摘要

本文在焓差实验室中,实验研究了工质为R22的空气冷却式分液冷凝制冷系统的性能。分液冷凝器(LSC)是一种带气液分离作用的平行流换热器,多个气液分离隔板安装在冷凝器两端的联箱内。在制冷剂经过每个管程冷凝换热后,这些隔板能够自动地把每一流程的冷凝液从气液两相流体中分离出去,保证高干度的制冷剂蒸汽进入到下一管程,且控制换热管的长度,使整个冷凝段都处于环状流型而具有较高的凝结换热系数。另外,通过确定隔板的位置,布置合理的流程分配,来实现换热器整体均匀的换热效果。
　　 本文研究比较了分液冷凝器与三种冷凝器在1HP家用空调器中的性能随制冷剂充注量、毛细管长度和室外工况的变化的规律。这三种冷凝器分别是:普通的“L”型冷凝器、蛇形直排冷凝器和无气液分离装置的平行流冷凝器。将它们装在同一制冷系统中,即只替换冷凝器,而空调制冷系统的压缩机和蒸发器不变。实验研究分液冷凝器制冷系统与它们各自在制冷系统的性能差异。
　　 实验结果表明,在标况下(室外侧干、湿球温度为35℃、24℃,室内侧干、湿球温度为27℃、19℃)工质为R22,1HP家用空调制冷系统中,LSC能够直接替换原型机系统冷凝器,在换热面积仅为原冷凝器的63.1％和节约制冷剂充注量19.7％的条件下,达到原机相当的制冷量和能效比(EER)。
　　 在制冷剂充注量不足时,分液冷凝器制冷系统的制冷量和能效比变化受到充注量的影响较原型机系统和直排冷凝器系统更敏感,而相反,在制冷剂充注量过量时,分液冷凝器制冷系统的制冷量和EER较之原型机系统和直排冷凝器系统对充灌量表现不敏感。系统的其他性能参数,如吸、排气压力、制冷剂流量、过冷度和过热度都有相类似的特点。
　　 变工况(室外侧干球温度29℃～41℃)实验结果说明,在定工况条件下,LSC系统较其他三个系统分液冷凝器系统的制冷剂循环量最大。另外,在低温工况条件下运行,LSC系统较原型机系统体现出良好的适应性。而同直排冷凝器系统相比,分液冷凝器系统则在高温工况条件下运行有更好的系统性能。无论是在哪种测试条件下,分液冷凝器进出的压差比其他的三个系统都要低50％甚至更多。
　　 另外,同无气液分离结构的平行流冷凝器相比,LSC冷凝段管壁温度波动更小,由此可见:在LSC内制冷剂流量分配更加均匀。制冷剂在LSC中冷凝过程表现出来的压降小和更均匀的流量分布是使该冷凝器在空调制冷系统中表现出更好系统性能的主要原因。