以R410A为工质的空调换热器性能仿真与实验
基于R410A的板式换热器两相仿真计算模型
基于R410A的板式换热器两相仿真计算模型
邱峰;谷波;曾伟平;张春路
【期刊名称】《制冷学报》
【年(卷),期】2010(031)001
【摘要】建立了R410A的板式换热器两相仿真计算模型,基于实验数据对模型进行了误差分析和比较,总结了影响两相换热的影响因素.通过关联式修正,冷凝换热模型平均误差可以达到5%以下;蒸发换热在Yan and Lin模型基础上修正的形式与已有文献相比拟合精度提高10%,平均误差为6.5%,离散度减小.压降方面,基于Yan and Lin和Shah-Focke模型的修正压降关联式,实验数据验证该式平均误差2.5%,最大误差8%.
【总页数】6页(P39-44)
【作者】邱峰;谷波;曾伟平;张春路
【作者单位】上海交通大学机械与动力学院,上海,200240;上海交通大学机械与动力学院,上海,200240;上海交通大学机械与动力学院,上海,200240;开利空调冷冻研发管理有限公司,上海,201206
【正文语种】中文
【中图分类】TB657.5
【相关文献】
1.基于Matlab的板式换热器动态特性建模与仿真 [J], 王书中;由世俊;董玉平
2.基于人工神经网络的蒸发器两相区制冷剂质量计算模型 [J], 赵永标
3.基于数值计算模型的MMC半桥型子模块仿真方法 [J], 谈竹奎;徐玉韬;谢百明;班国邦;吴和生;陈卓
4.基于BRAR仿真行动的修理设备利用率计算模型研究 [J], 秦涛;鲁冬林;郑国杰;雷梓园
5.基于多服务器排队论的机械停车库最大泊位计算模型及仿真 [J], 夏雄
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结霜工况下R410A热泵空调器动态性能模拟与实验研究
文章编号：CAR196结霜工况下R410A热泵空调器动态性能模拟与实验研究王亚静 郭宪民 杨宾（天津商业大学天津市制冷技术重点实验室，天津300134）摘 要 对采用R410A工质的热泵空调器在结霜工况下的动态性能进行了数值模拟，对一台采用R410A工质的热泵空调器的动态性能进行了实验研究，测量了在不同结霜工况下R410A热泵空调器室外换热器表面结霜量和霜层厚度以及热泵系统的动态性能参数。
实验结果与理论计算结果的比较表明，霜层厚度、结霜量数值模拟结果的变化趋势与实验结果是一致的，在结霜后期霜层厚度的增长速度急剧增大。
对于低湿度工况，实验结果表明存在一段霜层厚度不增加的时段，这是由于霜层表面融化所致，而数学模型中未考虑这些因素的影响，因此模拟结果在霜层融化段误差较大；热泵系统的动态性能实验与模拟结果趋势基本一致，特别是对于高相对湿度工况，性能曲线实验和模拟结果在稳定段和衰减段吻合得更好。
关键词 R410A热泵结霜工况动态特性NUMERICAL SIMULATION AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION ON DYNAMIC PERFORMANCE OF AIR SOURCE HEAT PUMP WITH REFRIGERANT R410A UNDER FROSTING CONDITIONSWang Yajing Guo Xianmin Yang Bin(Tianjin University of Commerce, Tianjin Key Laboratory of Refrigeration Technology, Tianjin 300134) Abstract In this paper the numerical simulation and experimental investigation on the dynamic performance of an air source heat pump (ASHP) unit with refrigerant R410A were conducted under frosting conditions. The frost mass accumulation and the frost thickness on the outdoor heat exchanger and the dynamic performance of the ASHP unit were measured. The experimental results are compared with the simulation ones. The experimental and simulated results indicate that the frost thickness increase rapidly at the end of the frost-growth cycle. And the simulated date of the frost thickness and frost mass accumulation are in agreement with the corresponding experimental ones. The experimental results indicate that there is a period that the frost thickness is almost invariable under low humidity, which because of thawing on the frost surface. But it is not taken into account in the simulation model, as a result, the error between the simulated and experimental frost thickness is big in the frost thaw stage. The trend of the simulated dynamic performance of the ASHP unit is consistent with the experimental results, especially under the condition of high humidity the experimental heating capacity and COP are in good agreement with the corresponding simulation ones in the second and third stages.Keywords R410A Heat pump Frosting condition1前言目前，我国热泵空调器市场的产品绝大部分仍作者简介：王亚静(1984－)，女，硕士研究生。
R410A房间空调器启停过程动态模拟与实验研究
（ ． ｅｔｅＤ ｐｒ ｅｔ Ｔａｊ ｏ ｔ ｈ ｉ Ｕ ｉ ｒｉ ， ｉ ｊ ￣ １０ ｈ ａ １Ｔ ｘｌ ｅ ａｔ ｎ， ｉ ｉ Ｐ ｌ ｅ ｎｃ ｎｖｓ ｔ Ｔａ ｉ ３ ７ ，Ｃ ｉ ； ｉ ｍ ｎｎ ｙｃ ｅ ｙ ｎｎ ｎ
关键词： 动态模拟 ； 启停过程 ； 实验研究
Ｎｕ ｒｃ ｌ ｉ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔ ｌｓｕ ｙ ｏ ｈ ｈ ｔ － ｏ ｎ ｔ ｒ － ｐ ｍｅ ｉ ａ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｘ ａ ｄ ｓ ａ ｔ—ｕ ｓ ｏ
过 程来 研 究 空 调 器 的 能效 。Ｒ １Ａ 被 认 为是 小 ４０
别用质量引导法和能量引导法模拟空调器启停过 程 ， 出 了工 质 压 力 、 得 空气 温 度 、 制冷 量及 性能 系
摘要： 中建立 了 Ｒ １Ａ风冷房间空调器启动与停机过程的动态数学模型。其 中压缩与节流过程采用稳态 模 文 ４０ 型， 而换热过程采用动 态分布参数分相流模型 。用 自适应步长法对该过程进行 了数值计算 ， 出了蒸发压力 、 得 冷凝
压力、 空气温度、 制冷量及性能系数 等随时间的变化规律 ， 并在焓差法空调器性能实验 台上对一台 Ｒ １Ａ风冷房 间 ４０ 空调器的启 、 停过程进行实验研究 。将实验结果与数值计 算结果进行 比较 ， 验证了模型的可靠性 。
ｌ 前言
启停操作是 目 前中小型制冷设备普遍使用的 温控方式 。空 调器周期 性 的启 停造 成 了制冷 系统
R410A在内螺纹强化管管内冷凝的传热性能试验研究
建
２ ０ ０ ０ ９ ３ ）
摘
要： 为 了研究水平 强化单 管的管内冷凝性能 ， 搭建 了实验 台。研究 了在冷却 水量不变 的情况 下 ， Ｒ ４ １ ０ Ａ在不 同冷
凝 温度（ ３ ５ ￣ Ｃ和 ４ ０ ℃） 和不 同管径 （ ５ ｍ ｍ和９ ． ５ ２ ｍ ｍ） 下 的换热情况 。结 果表 明 ： 总换热 系数 和压降随工 质质量流量 的增
Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｃｏ ｎ ｄ ｅ ｎ ｓ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ Ｈｅ ａ ｔ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ Ｒｉ ｂ ｂ ｅ ｄ Ｔ ｕ ｂ ｅ ｗｉ ｔ ｈ Ｒ４ １ ０ Ａ
ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｃ ｏ ｅ ｆ ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｕ ｂ ｅ ．Ｔ ｈｅ ５ ｍｍ ｔ ｕ ｂ ｅ ｈ ｓ ａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｃ ｅｆ ｏ ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ９ ． ５ ２ ｍｍ ｔ ｕ ｅ ｂ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｎ ｉ ｍｕ ｍ
Ｚ ＨＡＮＧ Ｚ ｏ ｎ ｇ — ｎ ａ ｎ， Ｔ ＡＯ Ｌ ｅ — Ｙ ｅ ｎ ， ＣＨＥ ＮＧ Ｊ ａ ｎ， ＷＡ ＮＧ Ｊ ａ ｎ
（ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ｆ ｏ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ９ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
１ 前 言 Ｒ ２ ２对臭 氧 层 破 坏 和 全 球 变 பைடு நூலகம் 有 着 重 要 影
R410A性能分析
R410A性能分析R22作为应用最为广泛的HCFCs类制冷剂，其替代研究已成为迫切需要解决的问题。
目前国际上一致看好的R22替代物是R407C、R410A。
其中R410A为近共沸混合物，温度滑移微小，是R22的理想替代物。
在美国和日本，R410A已成为房间空调和组合空调系统中R22的主要替代物。
我国制冷行业也面临着R22工质替代物的现状问题，因此有必要对R22的替代工质及替代过程中的很多技术问题进行一些研究。
根据美国标准ANS1／ASHRAE34-1989，对制冷剂的安全性主要考虑其毒性和可燃性。
R410A是由R32、R125(50％：50％wt)组成的二元近共沸混合工质，无毒不可燃，属安全性制冷剂。
制冷剂的环保性能主要由两个重要的环境指标来体现，即臭氧衰减指数ODP 和温室效应指数GWP，R410A的ODP =0，GWP =0．29，均优于R22(ODP为0．04～0．06，GWP为0．32～0．37)，即R410A的安全环保性能优于R22。
热力性能是制冷剂筛选的主要依据，替代工质的热力性能不能与原制冷剂有太大的差异，R410A热力性能与R22最为接近。
我们给出的在压缩机转速为3500r／rain，制冷量为4.2kW的测试条件下，可以看出，R410A的容积制冷量、能效比以及质量流量都与R22非常接近，但蒸发、冷凝压力比R22高。
R410A属于近共沸混合物，相变过程中气液相浓度变化微小，温度滑移小于0．1℃，运行较稳定。
制冷剂在管内的流动沸腾换热是蒸发器中典型的换热过程，根据蒸发器的结果，对R410A管内流动沸腾换热及压降已进行了一些研究。
1.水平光滑管其是组成蒸发器的常用管型，制冷剂在水平管内的蒸发过程是研究制冷剂流动沸腾换热性能、进行蒸发器设计的基础，所以对于这一换热情况已进行了较多的研究。
在空调实际的蒸发和冷凝环境下，对R410A、R407C和R22在外径为7．0mm的水平光滑铜管内的局部表面传热系数和压降进行了试验研究。
R410A在内螺纹管内无润滑油沸腾换热实验研究
要 为了建立无润滑 油的实验 台，采 用液压隔膜泵 为动力循环 ，以Ｒ １Ａ￣ Ｒ ２ ４ ０ Ｉ ２ 为工质在水平 内螺纹铜管 （ ５ Ｊ ｍｍ和 ９５ ｍｍ）中进行 了沸腾 换热实验研 究 ，并对 二者沸腾 换热性 能做 了对 比。分析讨论 了制冷剂质量 流速 、管外 水流量变 ．２
化 、强化管 的管径对 压降和换热系数 影响 。结果表 明：换热系数随着流量 的增 大而增大 ，管径 的大 小对同的流量下 ，９ ２ ． ｍｍ管径的换热系数是５ ５ ｍｍ的１ ２ ７２ 倍 ，５ ． ￣． ３ ２ ｍｍ管径的压降是９５ ｍ ．２ ｍ管径 的１ ８ ２ ８ ． ￣ ． 倍。 ４ ６ 关键词 工程 热物 理；Ｒ １Ａ； 内螺纹铜管 ；沸腾换热 ；性 能；实验研 究 ４０ 中图分类号 ：Ｔ ５ ； Ｋ１２ Ｂ６ ７ Ｔ ７ 文献标识码 ：Ａ
ＤＯＩ 编码： １．９ ９ ．ｓ． ２ ３ ４ ３ ．０ ０ ．２ ０３ ６ ￣ｉ ｎ ０ ５ — ３ ９ ２ １． ４ ０ ０ ｓ １
Ｒ １Ａ 内螺纹管 内无润滑油沸腾换热实验研究 ４０ 在
刘 荣 陶乐仁 高立博 薛维超 张玲玲 成 简 张庆 刚
（ 上海理工大学制冷与低温研究所 上海 摘 ２０９ ） ０ ０ ３
ｇｏ ｖ ｄｃ ｐ ｅ ｂ ｓ ｅ ｍｍ ａ ｄｔ ． ｒｍ） ｅｅｉｖ ｓｇ ｔ ｘ ｅ ｍｅｔｌ ， ｎ ｅ ｏｌ ｇｈａ ａ ｓ ｒ ｅｆｒ ｎ ｅｏ ｅ ｗｏ ｒｏ ｅ ｏ ｐ ｒ ｅ （５ ｎ ９５ ａ ｗ ｒ ｅｔ ａｅ ｅ ｐｒ ｎａｌ ａ ｄｔ ｉｎ ｅｔｒ ｆ ｒ ｍａ ｃ ｆｈ ｕ ｔ ｐ ２ ｎ ｉ ｄ ｉ ｙ ｈｂ ｉ ｔ ｎ ｅｐ ｏ ｔ ｔ
Ｅｘ ｒ ｍ ｅ ｔ ｌ ｔ ｙ ｏ ｉｉ ｇ Ｈ ｅ ｔＴｒ ｎ ｆ ｒ ｏ ０ ｗｉｈ ｕ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｕｄ ｎ Ｂｏ ｌｎ ａ ａ ｓ ｅ ｆＲ４ Ａ ｔ ｏ ｔ Ｓ １
R410A水平三维强化管蒸发换热实验
R410A水平三维强化管蒸发换热实验
程洪;李蔚;高宇;吴俊杰;王嘉程;石绮云;何燕
【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】针对传热管内蒸发换热特性,开展了R410A在铜及不锈钢光管和涟漪纹
管管内换热特性的实验研究,分析了部分流型对管内蒸发的换热机理。
实验工况:饱
和温度为6℃,制冷剂质量流速为100~200 kg·(m^(2)·s)^(-1),干度范围0.1~0.9。
验证了光滑管内的流型,结果与Wojtan流型图的预测具有较好的一致性。
实验结
果表明:蒸发换热系数随质量流速增加而增加。
换热系数与流型相关。
压降主要取
决于质量流速和干度。
与光滑管相比较,传热强化率为1.27~1.96,沸腾压降增加了11%~36%。
【总页数】7页(P108-114)
【作者】程洪;李蔚;高宇;吴俊杰;王嘉程;石绮云;何燕
【作者单位】青岛科技大学机电工程学院;浙江大学能源工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK124
【相关文献】
1.R245fa在水平强化管外降膜蒸发换热特性的实验研究
2.R410A、R404A、
R407C在水平强化换热管外的凝结换热3.低沸点工质在水平蒸发换热强化管内换
热特性研究4.三维双侧强化管内R410A蒸发换热特性5.R410A在水平双侧强化管外的冷凝换热特性试验研究
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R410A双级变频喷气增焓热泵机组性能的实验研究
1 引言随着社会的发展及生活水平的提高，人们对于生活品质、生活环境的要求也越来越高，尤其追求更加舒适的居住环境，从而对供冷、供热、热水的要求也越来越高。
而空气源热泵通过消耗少量的电力，利用逆卡诺循环的原理，从低温环境中吸收热量，然后释放到高温环境中。
其以安装维护简单，结构简单，高能效比以及安全环保等优点被大力推广和研究，被各地政府组织纳入绿色环保建筑节能产品清单，并被大量应用于住宅、商用建筑、酒店、农业烘干等领域。
尽管常规空气源热泵机组能够满足供冷、供热以及热水的需求，然而常规定速空气源热泵机组不能及时准确地跟随建筑负荷的变化。
如在冬季采暖时，在室外环境温度高时，建筑负荷降低，而热泵机组的制热量输出增大。
室外环境温度低时，建筑负荷增大，热泵机组的制热量输出减小【5】，导致热泵机组综合使用能耗偏高，同时用户体验也欠佳。
针对普通热泵这些不足，人们普遍认为变频喷气增焓空气源热泵是较好的解决方案，并对此进行大力研究。
其中苏梅研究了在补气增焓系统中多种补气量控制方式，其中以补气过热度为控制目标的控制方式制冷量最大，可比其他的方式高10%以上【1】。
李艳也对单级空气源热泵机组以及补气增焓系统进行了仿真模拟计算，得出不同蒸发温度下有不同的最佳压力值【2】。
席战利也在空调中应用补气增焓技术使空调机组制热量R410a变频喷气增焓空气源热泵机组性能研究刘杨（广东芬尼能源技术有限公司)摘要：介绍了以R410a为工质的变频喷气增焓空气源热泵机组，分析了增焓回路流量占比对热泵性能的影响，并搭建实验台进行实验研究。
结果表明，在一定压缩机频率下，变频喷气增焓空气源热泵机组存在最佳的增焓回路流量占比使得系统的制热量或COP最佳。
关键词：喷气增焓；流量占比；空气源热泵；性能；The performance research of R410a variable speed air source heat pump with enhanced vapor injectionYang Liu Yong Li(GuangDong PHNIX Energy Technology LTD.)ABSTRACT Introduced the R410a variable speed air source heat pump with enhanced vapor injection, analyzed the influence of the injection refrigerant circuit flow rate on the performance of the heat pump, and set up an experimental bench for experimental research. The results show that, at a certain compressor speed,the variable speed air source heat pump unit with enhanced vapor injection has an optimal injection refrigerant circuit flow rate ratio to make the system’s heating capacity or COP the best.KEY WORDS enhanced vapor injection(EVI);Flow ratio;air source heat pump; performance;在原基础上提高了10%-100%【3】。
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图 1 控制容积能量平衡 Fig. 1 Energy balance in a cont rol volume
效的方法之一就是采用小管径微翅强化管. 然而目 前对于 R410A 在小管径换热管换热器中的应用尚 缺少研究.
本文通过建立空调换热器分布参数仿真模型 , 对 R410A 在 7. 0 mm 强化换热管换热器中的换热 性能进行理论研究. 结合实验数据对 8 种 R410A 蒸 发 、冷 凝 换 热 系 数 公 式 进 行 了 筛 选 和 评 定 , 并 对
收稿日期 :2004211226 基金项目 :国家重点基础研究发展规划 (973) 项目 ( G200026309) ;国家技术创新项目 作者简介 :刘 建 (19702) ,男 ,辽宁大连人 ,博士生 , 主要从事换热器性能仿真研究. 丁国良 (联系人) ,男 ,教授 ,Байду номын сангаас士生导师 ,
电话 ( Tel . ) :021262932110 ; E2mail : glding @sjt u. edu. cn.
空调器传统上以 R22 为工质 ,但是 R22 对于臭 氧层有破坏作用 ,将被逐步淘汰. R410A 是目前公 认的可以替代 R22 的较好工质. 采用 R410A 为工 质后 ,必须解决如何提高空调器效率的问题 ,而换热 器性能的改进是 R410A 空调系统性能提高的重要 一环. 在对换热器各种强化方法的应用中 ,除了改变 管外翅片结构 ,增强空气湍流换热外[1] ,最经济 、有
刘 建 , 丁国良
(上海交通大学 制冷与低温工程研究所 , 上海 200030)
摘 要 : 通过建立分布参数模型 ,研究了以 R410A 为工质的空调换热器在不同运行工况下的换热 性能. 与实际 R410A 房间空调换热器性能测试结果进行对比 ,评估了 8 种 R410A 蒸发和冷凝关联 式 ,并对 R410A 在 7. 0 mm 管径强化管内的换热性能进行了研究. 结果表明 ,在相同制冷剂质流通 量条件下 ,R410A 采用 7. 0 mm 强化管后比 R22 采用 9. 52 mm 强化管的蒸发换热量和冷凝换热量 分别提高 9. 32 %～16. 32 %和 8. 05 %～15. 63 % ,而换热器盘管设计长度可减小 2 %～15. 86 %. 关键词 : R410A ; 换热器 ; 仿真 中图分类号 : TB 657. 5 文献标识码 : A
Abstract : A dist ributed parameter mo del for residential heat exchanger using R410A was developed. Eight heat t ransfer correlatio ns for evaporatio n and co ndensatio n wit h R410A were evaluated by co mparing t he calculatio n result s wit h t he experimental data , and t he suitable co rrelatio ns were reco mmended. Furt her2 more , t he simulatio n was used to quantif y t he effect of using R410A instead of R22 in air co nditio ner. It is shown t hat t he heat capacit y can be imp roved up to 9. 32 %～16. 32 % for evaporato r and 8. 05 %～15. 63 % for co ndenser , and t he coil design lengt h can be shortened up to 2 %～15. 86 % when R410A is used instead of R22. Key words : R410A ; heat exchanger ; simulatio n
第 40 卷 第 2 期 2006 年 2 月
上海交通大学学报
J OU RNAL O F SHAN GHA I J IAO TON G UN IV ERSIT Y
文章编号 :100622467 (2006) 0220262205
Vol . 40 No . 2 Feb. 2006
以 R410A 为工质的空调换热器性能仿真与实验
Simulation and Exp erimental Study on the Characteristic s of Re sidential Heat Exchanger with R410A
L I U J i an , D I N G Guo2li an g ( Inst . of Ref rigeratio n and Cryogenics Eng. , Shanghai J iaoto ng U niv. , Shanghai 200030 , China)
(1) 制冷剂侧控制方程. 能量平衡方程 :
Qr = qmr ( hr ,in - hr ,out ) =αr A i
第 2 期
刘 建 ,等 :以 R410A 为工质的空调换热器性能仿真与实验
263
R410A 强化换热管换热器性能进行仿真 ,为 R410A 换热器的开发提供依据.
1 空调换热器模型与算法
1. 1 换热器模型 空调换热器为翅片管式换热器 ,为建立分布参
数模型 ,将换热器划分成若干个控制容积. 建模时假 定工况稳定 ,管内制冷剂沿管道轴向作一维流动 ,管 外空气垂直于换热管沿翅片作一维流动 ,忽略换热 管轴向的换热.