R290家用空调制热特性研究

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具有-定可燃性，但 ODP值为 0、GWP值较低的-系列制冷剂如 R290、R32、R161、R1234yf等已成为国内外制冷空调行业争相研究 的对象 J。但环保不是唯-指标，其可燃性为其作为替代工质使用带来了安全性的隐患，欧盟标准EN60335-2-40-2009中对可燃制冷剂的充灌量进行了限制以保证可燃性物质如 R32 R290等作为制冷剂的安全性 J。充灌量的限制直接影响了热泵空调的制热量，对以上工质在空调上的应用造成了-定的障碍。本文以直流变频热泵机型为基础，以R290作为制冷剂，通过调整换热器的翅片宽度与内螺纹管的管径，研究提升制热量的方法。

收稿日期： 2012-09-05基金项目： 广东省自然科学基金项目(1O15lO275叭000o95)2 R290系统理论循环的热力学计算参考 ARI标准，假定理论循环的蒸发温度7.2C ，冷凝温度54.4C ，吸气温度 18.3C，过冷度 8.3 oC，环境温度 35C。根据以上假设，对R290的热力学进行计算，以作为试验的理论依据，具体见表 1。

表 1 R290理论循环热力学计算数据参数 数值蒸发压力(×10 Pa) 5.84冷凝压力(MPa) 1.88压毗 3.22排气温度(℃) 69.3制冷量(kJ/kg) 279.41容积制冷量(kJ/m ) 3365.57功率(kJ/ks) 58.42EER(W/W) 4.782013年第 4l卷第 3期 流 体 机 械 833 R290制冷系统的试验分析试验采用美的直流变频挂壁式热泵空调，空调标称制冷能力 2600W。在该机型的基础上，充注 R290制冷剂，在不同的配置下，研究 R290制冷剂在空调系统中的特性。在此过程中，充注量保持不变，蒸发器与冷凝器的流路已调整至最佳状态，不做调整。蒸发器与冷凝器均采用双排内螺纹铜管结构。

试验按照《GBT7725-2004房间空气调节器》标准规定的房间空气调节器试验要求进行。

试验中空调器的制冷量、制热量、功耗量等性能参数均采用房间型空气焓值法进行测量，试验工况为T1条件。试验工况数据见表2。其中，由于低温制热运行会出现结霜的现象，因此在此类工况下，根据《GBT7725-2004房间空气调节器》中关4mz冷凝器翅片宽度(ram)(a)蒸发器翅片宽度 14mm警于不稳定状态的热泵制热量的计算规定，取两个化霜周期的平均值作为测试数据(-个化霜周期指开始制热运行到化霜结束为止) 。

表 2 试验测试工况 (℃)室内侧空气状态 室外侧空气状态项 目干球温度 湿球温度 干球温度 湿球温度制冷运行 27 19 35 24制热运行 20 15 7 6低温制热运行 20 15 2 13.1 换热器翅片宽度 的调整测试换热器采用不同的翅片宽度，研究 R290制冷剂在不同的换热翅片宽度下的特性。其中蒸发器分别采用宽度为 14mm和 16mm的翅片，冷凝器分别采用 14mm，16ram和 18mm的翅片。其中蒸发器的铜管管径为 b5mm，冷凝器的铜管管径为 b6mm。试验结果如图1所示。

d皿冷凝器翅片宽度(mm)(b)蒸发器翅片宽度 16mm葛图 1 不l司翅片宽度时的试验结果以冷凝器为例 ，冷凝器翅片的宽度，14ram为 翅片宽度为 18ram测试所得数据，与冷凝器翅片基准，16ram 与 18ram 的换 热面积分别增加 了 宽度为 14mm时测试所得数据相比，制热能力上l5%与31%。从图 1可以看出： 升 1.9%。

(1)冷凝器翅片宽度的调整，对制冷能力和 (3)冷凝器翅片宽度的调整，对低温制热能EER影响很校蒸发器翅片宽度为 16mm时，冷 力有-定的影响。蒸发器翅片宽度为 14mm时，凝器翅片宽度为 16mm测试所得数据，与冷凝器 冷凝器翅片宽度为 18mm测试所得数据，与冷凝翅片宽度为 14mm时测试所得数据相比，变化幅 器翅片宽度为 14mm时测试所得数据相 比，低温度最大，但制冷能力也仅上升了0.7%，EER上升 制热能力的变化微乎其微；蒸发器翅片宽度为了0.8%，可以忽略不计。 16ram时，冷凝器翅片宽度为 18mm测试所得数(2)冷凝器翅片宽度的调整，对制热能力有 据，与冷凝器翅片宽度为 14mm时测试所得数据- 定的影响。蒸发器翅片宽度为 14mm时，冷凝 相比，制热能力上升 1.2%。

器翅片宽度为 18mm测试所得数据，与冷凝器翅 (4)蒸发器翅片宽度由14mm变为 16mm时，片宽度为 14ram时测试所得数据相比，制热能力 无论是制冷还是制热，对能力的影响很校上升 1.6%；蒸发器翅片宽度为 16mm时，冷凝器 3.2 蒸发器内螺纹铜管管径的调整测试FLUID MACHINERY Vo1.41，No.3，2013蒸发器采用不同管径的内螺纹铜管，研究R290制冷在不同管径下的特性。其中蒸发器分别采用管径为 4，5mm、66mm、4，7mm的内螺纹铜管，翅片宽度均为 14mm，冷凝器内螺纹铜管管径为4，6mm，翅片宽度 14mm。试验结果如图 2所示 。

内螺纹铜管管径(mm)邑萤图 2 调整管径后的试验结果从图可以看出，蒸发器内螺纹铜管管径的减小，对制热量与低温制热量的提升有直接的影响，与 mm 管相 比，4，5mm 管 的制热 量提 升 了2.1%，低温制热量提升了3.4%。蒸发器内螺纹铜管的管径，以 4，7mm为基准，4，6mm与4，5mm的内部容积分别减少了20.4%与47.7%。虽然蒸发器管径的减嗅使制冷剂的流速增加，导致蒸发器内的沿程阻力增加，对能力会有不利影响。

但是 R290的气态动力黏滞系数和饱和液态动力黏滞系数都比R22的小，黏滞系数猩以减少流体与管壁以及流体内部的摩擦损失，另-方面也可以减少传热时的附面层厚度，从而增大换热系数 。同时，在制热工况下，蒸发器内的制冷剂多为液态，所占制冷剂总量的比重较大，蒸发器内部容积的减小提高了系统其它部件尤其是冷凝器的所占制冷剂总量的比重，从实验数据看，此项调(上接第4页)