百科每天一点，收获更多！用通俗的语言向你展示世界。探索你不知道的秘密。本文将基于VapCyc蒸发循环模拟软件，计算新型环保制冷剂R1234yf、R1234ze、R152a、R448A、R290和R600a在不同工况下的系统循环性能，对比分析回热器对不同制冷剂系统性能的影响。

1.模型建立和验证

VapCyc是蒸发循环制冷系统的稳态模拟软件。在假设系统的四个组成部分遵守质量守恒和能量守恒定律，系统工作在稳态的情况下，计算了不同条件下系统的性能参数。

1.1参数设置

系统的循环参数如下：蒸发温度7.2；冷凝温度为54.4；过热15；过冷度为5。空气参数参照GB/T 21361—2008 《汽车用空调器》和GB 7725—2004 《房间空气调节器》技术要求，设置见表1。

为了减轻蒸发器和冷凝器的质量，降低系统的补偿损失，两者均采用铝制微通道换热器，受限于直升机的安装尺寸，冷凝器设计为四层，满足换热要求。具体参数设置如表2所示。

选择涡旋压缩机，参数设置为：容积34mL；体积系数0.95；转速为3000 rmin-1；绝热效率为0.65；机械效率为0.95。节流装置是等效直径为1.1毫米的热力膨胀阀

1.2测试验证

为了验证模型的正确性，搭建了如图1所示的实验平台。测试系统中各部件的结构参数和测试环境条件与上一节相同。

由于测试压缩机与制冷剂类型的匹配，在不同的压缩机速度下仅测试R407C制冷剂。测量冷凝器的进风量、进出口空气温度和压缩机电流，并计算冷凝器侧的换热量和压缩机功耗，以进一步了解制冷量和COP。系统的一部分。模拟模型用于重复每组测试，并将测试结果与模拟结果进行比较，如图2和3所示。

从图中可以看出，模拟结果与实验值的误差基本在10%以内。

2.模拟结果和分析

基于上述参数设置，建立了有无回热器的两套计算模型。计算六种制冷剂R1234yf、R1234ze、R152a、R448A、R290和R600a在不同过热度、环境温度、压缩机转速、冷凝器侧风量和蒸发器侧风量下的制冷量和COP。

2.1过热度

系统的制冷能力和过热度之间的关系如图4所示。从图中可以看出，在没有回热器的情况下，制冷量随着过热度的增加而减小。增加回热器有利于提高制冷量，制冷量随过热度变化平缓，先增大后减小。过热度相同时，制冷量依次为R448A、R290、R152a、R1234yf、R1234ze、R600a。

COP和过热之间关系如图5所示。没有回热器时，COP随着过热度的增加而降低。增加回热器可以提高COP值，过热度越大，提高越明显。相同过热度下，COP值的关系为R600a，R1234ze，R152a，R1234yf，R290，R448A。

2.2外部环境温度

图6示出了制冷量和环境温度之间的关系。可以看出，随着环境温度的升高，不同制冷系统的制冷量近似线性下降。添加回热器后，制冷量平均提高了11.5%。这是由于环境温度升高，即冷凝器侧进风温度升高后，冷凝器换热温差变小，换热能力下降，导致蒸发器进口焓升高，制冷量下降。回热器可以进一步冷却冷凝器出口处的制冷剂，使制冷剂在蒸发器中吸收更多的热量，从而提高制冷效率

图9显示了COP和压缩机速度之间的关系。随着压缩机转速的增加，系统的COP逐渐降低，随着压缩机转速的增加，回热器对COP的增加逐渐减少。这是因为当压缩机转速增加时，制冷剂流量增加，制冷量增加，但同时压缩机功耗也增加，导致COP逐渐降低。受限于换热器和管道的尺寸，当转速增加到一定值时，COP和制冷量的变化变慢。

压缩机的设计转速对系统的制冷剂和COP的影响是相反的，因此在未来确定系统的压缩机转速时，应综合考虑系统对制冷剂和COP的需求。

2.4冷凝器侧空气量

如图10所示，制冷量随冷凝器侧风量的变化增大，且增大趋势率逐渐减小。

添加回热器后，制冷量平均提高了11.46%。当冷凝器侧风量增大时，空气侧扰动增大，传热系数逐渐增大。但当风量增加到一定程度时，传热系数上升的趋势减缓，冷凝器侧换热能力的增加也减缓，从而减缓制冷量的增加。的变化。图1显示了冷凝器侧空气量的COP。

回热系统约是一般系统 COP 的 1.06 倍。故在系统重量及电功率允许条件下，可通过增大冷凝器侧风量来改善循环系统性能。

2． 5 蒸发器侧风量

制冷量随蒸发器侧风量的变化如图 12 所示，制冷量随蒸发器侧风量的增加而增大，且风量越大，回热对提高制冷量越有益。这是因为随着蒸发风量的不断升高，空气侧换热系数增加变缓，蒸发器换热量增量也逐渐减少，导致系统制冷量变化趋于平缓。

COP 随蒸发器侧风量的变化如图 13 所示，随着风量的增加，系统 COP 升高但趋势趋于平缓。且随着风量的增加，回热器对 COP 的提升越明显。

但当风量大于 800 m 3·h－1，蒸发器侧风量对系统制冷量、COP 的影响不再明显．故今后在设计蒸发制冷循环系统时，应合理确定蒸发器侧风量。

3、结论

1) 制冷量随过热度、外界环境温度的升高而减小，随压缩机转速、冷凝器侧风量、蒸发器侧风量的增大而变大。

2) COP 随过热度、外界环境温度、冷凝器侧风量的增大而降低，随压缩机转速、蒸发器侧风量的增大而升高。

3) 相同工况下，制冷量大小顺序为Ｒ448A，Ｒ290，Ｒ152a，Ｒ1234yf，Ｒ1234ze，Ｒ600a，COP大小顺序为Ｒ600a，Ｒ1234ze，Ｒ152a，Ｒ1234yf， Ｒ290，Ｒ448A。

4) 对于 6 种制冷剂，增加回热器后，均能改善系统循环性能，且系统制冷量及COP平均提高了10%，6%左右，且对Ｒ600a系统最有利。

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