R134a在螺旋套管冷凝器中的換熱性能實驗研究.pdf

1、對空氣源熱泵熱水器的換熱性能進行相關(guān)研究尤為重要。這是因為空氣源熱泵熱水器不僅安全，能夠達(dá)到節(jié)約能源的目的，而且安裝使用方便、對環(huán)境無污染，更重要的是它還具有使用范圍廣，使用壽命長以及維護費用低等優(yōu)點。通常來說，制冷工質(zhì)的特性和冷凝器換熱效果的好壞在某種程度上決定了空氣源熱泵熱水器的換熱性能的好壞。螺旋套管換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造簡單、價格便宜以及傳熱強度高等優(yōu)點，充分研究螺旋套管換熱器的凝結(jié)換熱過程具有重要的意義。尤其是在制冷劑替代過

2、程中，螺旋套管環(huán)形空間制冷劑的換熱系數(shù)準(zhǔn)確性更是研究新型替代制冷劑凝結(jié)換熱性能所必需的關(guān)鍵參數(shù)之一。在當(dāng)今社會，由于世界環(huán)保意識的提高，人們對制冷劑是否環(huán)保極為重視。就目前而言，R134a是最理想的替代R22的制冷劑。即使如此，兩者的熱物性并不相同，因此，對R134a的換熱性能及壓降特性進行研究對改進原有系統(tǒng)設(shè)備，研究、開發(fā)新的系統(tǒng)設(shè)備具有極為重要的意義。
　　本文以R134a為工質(zhì)，對空氣源熱泵熱水器采用螺旋套管冷凝器時的換熱性

3、能與系統(tǒng)的運行性能進行實驗研究。測試了循環(huán)加熱情況下，螺旋套管冷凝器的總換熱量、總換熱系數(shù)、壓縮機吸、排氣壓力，系統(tǒng)輸入功率，制熱量，制熱系數(shù)等隨冷凝器循環(huán)水流量及冷凝器入口水溫的變化情況；同時，還測試了直流穩(wěn)態(tài)情況下，當(dāng)冷凝器入口水溫一定時，螺旋套管冷凝器的總換熱量、總換熱系數(shù)、壓縮機吸、排氣壓力、系統(tǒng)輸入功率等隨冷凝器進水流量的變化情況。
　　（1）水流循環(huán)加熱時，冷凝器進水流量一定，隨著入口水溫的升高，冷凝器總換熱量減小，而

4、總換熱系數(shù)增大，壓縮機吸、排氣壓力和輸入功率也是增大的，熱泵系統(tǒng)的制熱量和制熱系數(shù)卻隨入口水溫的增大而減小。當(dāng)螺旋套管冷凝器的進水流量為1.19m3/h，冷凝器的入口水溫由25.2℃升高至63℃時，冷凝器的總換熱量由7041.79W減小至2847.39W，總換熱系數(shù)由1184.12W/(m2·K)增大至1643.21 W/(m2·K)，吸氣壓力由0.34MPa升高至0.38MPa，排氣壓力由0.77MPa升高至2.00MPa，系統(tǒng)輸入功

5、率由1040W升高至2100W，系統(tǒng)的制熱性能系數(shù)COP由4.4減小到1.2，制熱量則由1387.83W減小為667.14W。
　?。?）水流循環(huán)加熱，冷凝器入口水溫一定時，隨著進水流量的增大，冷凝器總換熱量和總換熱系數(shù)均增大，壓縮機吸、排氣壓力和系統(tǒng)輸入功率則是減小的，熱泵系統(tǒng)的制熱量和制熱系數(shù)隨進水流量的增大而增大。當(dāng)入口水溫保持在24℃，螺旋套管冷凝器的進水流量由1.19m3/h增大至2.16m3/h時，冷凝器的總換熱量由4

6、025.72W增大到7565.71W，總換熱系數(shù)由1472.03 W/(m2·K)增大到3956.29 W/(m2·K)，吸氣壓力由0.36MPa下降至0.35MPa,排氣壓力由1.38MPa下降至1.27MPa，系統(tǒng)輸入功率由1488.67W減小到1423.75W，系統(tǒng)的制熱性能系數(shù)COP由2.5升高至3.0，制熱量則由986.90W增大到1087.06W。
　?。?）直流穩(wěn)態(tài)條件下，當(dāng)冷凝器入口水溫一定時，隨著進水流量的增大，

7、螺旋套管冷凝器總換熱量和總換熱系數(shù)是增大的，壓縮機吸、排氣壓力和系統(tǒng)輸入功率隨冷凝器進水流量的增大反而降低。當(dāng)入口水溫保持在22℃，螺旋套管冷凝器的進水流量由0.26 m3/h增大至0.71 m3/h時，螺旋套管冷凝器的總換熱量由3614.24W增大至4165.96W，總換熱系數(shù)由1999.03 W/(m2·K)增大至2835.92W/(m2·K)，壓縮機吸氣壓力由0.32MPa下降至0.30MPa，排氣壓力由0.84MPa下降至0.6