單工質(zhì)變流量復(fù)疊制冷系統(tǒng)實驗研究.pdf

1、在制冷系統(tǒng)設(shè)計過程中，考慮到壓縮比和系統(tǒng)運行效率，單級蒸氣壓縮制冷循環(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，單級壓縮制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)的相對余隙容積增加，輸氣系數(shù)會急劇下降，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)運行問題，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的效率下降問題。從目前的研究情況來看，雙級壓縮制冷系統(tǒng)仍存在其

2、技術(shù)應(yīng)用的缺點，其不能解決單機(jī)雙級壓縮制冷系統(tǒng)的容量問題和配組式雙級壓縮機(jī)的回油問題。復(fù)疊式制冷系統(tǒng)由兩個單機(jī)壓縮制冷系統(tǒng)組成，壓縮機(jī)獨立運行，有效解決了雙級壓縮制冷系統(tǒng)的兩個問題。以冷庫制冷系統(tǒng)用復(fù)疊式制冷系統(tǒng)為研究對象，開展級間匹配問題的相關(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)蜏丶壛髁勘仍龃髸r中間溫度增加，COP先

3、增大后減小，存在一個使COP值最大的最佳流量比；工況溫度對COP的影響會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溫時，需要減小低溫級流量，當(dāng)庫溫需要迅速降溫時，則需要增大低溫級流量，同時還要調(diào)節(jié)高溫級流量以確保復(fù)疊式制冷系統(tǒng)處于最佳的高低溫級流量比。在理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計和搭建了復(fù)疊式制冷實驗系統(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)的運行測試。
　　本研究通過理論建模和實驗驗證，總結(jié)出系統(tǒng)隨負(fù)荷及工況變化時，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)吸氣過熱度越小，冷凝過冷度越大系統(tǒng)的COP越大。影響系統(tǒng)性能的主要因素是蒸發(fā)溫度和低溫級系統(tǒng)冷凝過冷度。在提供-30℃以下低溫