風冷熱泵冷熱水機組實驗及分析

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1、風冷熱泵冷熱水機組實驗與分析南京師范大學動力工程學院黃虎摘要對一臺螺桿型風冷熱泵冷熱水機組進行了系統(tǒng)實驗，分析了風冷熱泵冷熱水機組在制熱工況下的運行狀態(tài)及壓力、溫度變化情況以及機組制熱量偏離設(shè)計要求的原因。關(guān)鍵詞風冷熱泵螺桿壓縮機制熱量1.引言風冷熱泵冷熱水機組作為中央空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源得到了較廣泛的應(yīng)用，為分析風冷熱泵冷熱水機組的實際運行情況以及如何改善機組的性能，針對一臺螺桿型風冷熱泵冷熱水機組進行了較詳細的實驗，實驗中除根據(jù)水側(cè)換熱器的進出水溫差及水流量確定機組的制熱量及測量機組的的輸入功率，并沿制冷劑回路進行了一系列的壓力及溫度測量，較全面地了解了機組的運行特點，為進一步提高

2、機組的性能提供了實驗依據(jù)。2.實驗系統(tǒng)及測點布置制冷流程制熱流程1：壓縮機，2：四通閥，3：風側(cè)換熱器，4：熱力膨脹閥，5：汽液分離器，6：高壓儲液器，7：干燥過濾器，8：水側(cè)換熱器，9：油冷卻器，圖1實驗樣機的系統(tǒng)原理圖圖1為實驗機組原理及壓力溫度測點分布圖，實驗布置的壓力測點見表1表1壓力溫度測點及標記壓力（Mpa）溫度（℃）壓縮機排氣壓力P1壓縮機排氣溫度T1冷凝器入口壓力P2冷凝器進口溫度T2儲液器出口壓力P3冷凝器出口溫度T3干燥過濾器出口壓力P4制熱膨脹閥前溫度T4制熱膨脹閥前壓力P5氣液分離器進口溫度T5制熱膨脹閥出口壓力P6壓縮機進口溫度T6分液頭出口壓力P7進水溫

3、度T7蒸發(fā)器出口壓力P8出水溫度T8四通閥后（回氣）壓力P9壓縮機進口壓力P101.實驗結(jié)果與分析風冷熱泵冷熱水機組的實驗條件如下：環(huán)境干球溫度7.1℃，環(huán)境濕球溫度4.7℃，大氣壓力0.09805Mpa，制冷劑R22。表2為實驗結(jié)果表2風冷熱泵冷熱水機組實驗結(jié)果壓力（Mpa）溫度（℃）其他壓縮機排氣壓力1.888壓縮機排氣溫度94.3輸入功率（Kw）55.1冷凝器入口壓力1.843冷凝器進口溫度86.0制熱量（Kw）122.6儲液器出口壓力1.825冷凝器出口溫度46.0干燥過濾器出口壓力1.821制熱膨脹閥前溫度45.7制熱膨脹閥前壓力1.813氣液分離器進口溫度-3.7制熱膨

4、脹閥出口壓力0.568壓縮機進口溫度-3.5分液頭出口壓力0.458進水溫度40.2蒸發(fā)器出口壓力0.426出水溫度45.8四通閥后（回氣）壓力0.375壓縮機進口壓力0.338由表2可得：排氣壓力對應(yīng)飽和溫度為：48.8℃平均冷凝溫度為：47.6℃膨脹閥前壓力對應(yīng)飽和溫度為：47.0℃進蒸發(fā)器壓力對應(yīng)飽和溫度為：-2.5℃平均蒸發(fā)溫度為：-3.6℃進壓縮機壓力對應(yīng)飽和溫度為：-11.3℃風冷熱泵冷熱水機組運行時的閥前過冷度為：1.3℃風冷熱泵冷熱水機組運行時的進氣過熱度為：7.8℃平均冷凝溫度與進出水平均溫度差為：4.6℃進風溫度與平均蒸發(fā)溫度之差為：9.6℃壓縮機排氣至冷凝器入

5、口壓降為：0.045Mpa冷凝器及儲液器壓降為：0.018Mpa干燥過濾器壓降為：0.004Mpa高壓側(cè)壓力降為：0.075Mpa分液頭壓降為：0.11Mpa蒸發(fā)器壓降為：0.032Mpa四通閥壓降為：0.051Mpa氣液分離器壓降為：0.037Mpa低壓側(cè)壓力降為：0.23Mpa冷凝溫度與進出水平均溫度差及進風溫度與平均蒸發(fā)溫度之差表現(xiàn)為冷凝器及蒸發(fā)器的工作正常，按排氣壓力對應(yīng)飽和溫度及進壓縮機壓力對應(yīng)飽和溫度查得所用壓縮機的制熱量為157.7Kw，而實驗測得風冷熱泵冷熱水機組的制熱量為122.6Kw，僅為壓縮機制熱量的77%，若按平均冷凝溫度及平均蒸發(fā)溫度查的壓縮機的制熱量為1

6、97Kw。冷凝溫度與進出水平均溫度差及進風溫度與平均蒸發(fā)溫度之差的正常為風冷熱泵冷熱水機組的工作提供了合理的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度，但高壓側(cè)及低壓側(cè)的壓力損失，特別是低壓側(cè)的壓力損失使壓縮機的出力大為減少。表現(xiàn)為機組的實際制熱量達不到要求。該實驗中高壓段壓力損失相當于冷凝溫度升高1.2℃，低壓段壓力損失相當于蒸發(fā)溫度降低8.8℃。1.結(jié)論（1）在保證風冷熱泵冷熱水機組的兩器設(shè)計有合理的蒸發(fā)溫度與冷凝溫度的條件下，要注意盡量減少制冷系統(tǒng)，特別是蒸發(fā)器出口到壓縮機的壓力損失，使得壓縮機的工作范圍接近設(shè)計的冷凝溫度及蒸發(fā)溫度。（2）要掌握壓縮機實際出力的情況及性能系數(shù)；（3）對風冷熱泵冷熱水

7、機組進行實驗研究，不僅要測量其制冷量（制熱量）、輸入功率等宏觀特性，同時要檢測其壓力、溫度的分布情況，全面了解機組的運行狀況。