不同制冷剂在空调冷凝器内换热性能的比较

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)西安交通大学 作者:冯永斌

  通过建立空调换热器分布参数模型,并对模型进行了验证,进而对R22 替代制冷剂R32、R410A、R407C和R290在翅片管冷凝器进行了研究,分析了不同迎面风温和风速下冷凝器的流动和传热规律。研究表明:在一定的条件下,无论增加迎面风温或风速, R407C单位面积换热量,压降和质量流量最大; R290和R32压降和循环质量流量均小于R22; R410A虽然压降较小,但循环流量大; R290循环质量流量较R22小40%左右,且R290换热温差较小,换热系数较高。

1、前言

  翅片管换热器在制冷和空调系统中得到广泛的应用。由于流路、管型、翅型、风速场、两相流型、制冷剂种类以及运行工况等的复杂性,对翅片管换热器的试验研究显得相对耗时且昂贵。翅片管换热器的模拟研究在缩短研究周期和节约资金上是一种行之有效的手段。基于这点,许多学者做了大量研究。

  Domanski 等人优化了6 种制冷剂R22、R600a、R134a、R32、R410A、R290 蒸发器的流程,分析了优化的蒸发器流程对系统性能的影响。研究表明高压制冷剂较低压制冷剂获得较好的系统性能,且可使系统性能提高11.7%。Liang等人研究R134a制冷剂在复杂流路下蒸发器和冷凝器的性能,研究表明:对于蒸发器和冷凝器来说,制冷剂侧和空气侧的热阻基本相当;对于复杂流路,改变制冷剂的质量流率可以提高换热器性能;相对传统流路设计,合适的复杂流路设计可以减少5%的换热器面积。Byun 等人对比分析了R22、R134a和R410A 在翅片管蒸发器的换热性能,研究表明R410A较R22和R134a具有较高的换热性能且具有较低的传输压降 。目前,涉及不同替代制冷剂在冷凝器内性能的合理比较分析尚缺。

  本文通过建立空调换热器分布参数模型,分析比较不同制冷剂在同一翅片管冷凝器内的流动和换热规律,旨在寻求现有空调制冷剂R22的最佳替代工质。

4、结语

  通过建立空调冷凝器分布参数模型,并对模型进行了验证,分析了不同迎面风速和风温下不同替代制冷剂的流动和换热性能。研究表明:在一定的约束条件下,无论是增加迎面风速或风温,R407C单位面积换热量,但是压降和质量流量最大,且环保性能差; R290和R32压降和循环质量流量均小于R22; R410A虽然压降较小,但循环流量大,且环保性能差。R290 循环质量流量均较R22小40%以上,且较R22换热温差小,换热系数高,换热过程不可逆损失小。在满足换热量的条件下, R290在协调压降与质量流量具有一定的优势且满足现行工质替代理念,可以作为现有空调制冷剂R22的环保型替代工质。虽然R290具有可燃性,但是随着换热器的微型化设计以及降低充灌量的研究,其在家用空调的应用前景值得看好。

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