伏擁軍

（廣東美芝制冷設(shè)備有限公司，廣東佛山528333）

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EVAP-COND在旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)匹配中的應(yīng)用

伏擁軍

（廣東美芝制冷設(shè)備有限公司，廣東佛山528333）

摘要：EVAP-COND是模擬空調(diào)器換熱器制冷劑流程的軟件，經(jīng)過NIST不斷完善，可用在相同工況下的換熱器的不同制冷劑流程的性能比較。在型號為ATF235D22UMT 的3HP變頻壓縮機(jī)匹配過程中，針對某品牌3HP變頻空調(diào)器，應(yīng)用EVAP-COND軟件對制冷劑流程進(jìn)行模擬及優(yōu)化，通過改善換熱器效率解決了壓縮機(jī)匹配問題，提高了壓縮機(jī)匹配效率。

關(guān)鍵詞：EVAP-COND；旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)；換熱器；匹配

目前空調(diào)壓縮機(jī)公司對客戶進(jìn)行空調(diào)器匹配技術(shù)支持時(shí)主要還是依靠試驗(yàn)研究分析，通過大量的焓差試驗(yàn)數(shù)據(jù)來進(jìn)行優(yōu)化，在實(shí)際支持過程中占用大量的人力、物力。

EVAP-COND軟件是美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)學(xué)會(huì)（NIST）開發(fā)的換熱器仿真軟件，是Domanski基于傳熱單元法，利用管對管的計(jì)算模型開發(fā)的一套軟件，從1991年開發(fā)出來后不斷完善，目前該軟件可以研究蒸發(fā)器和冷凝器在不同制冷劑下的換熱性能和制冷劑在換熱器制冷劑流程中的狀態(tài)變化，對不同的換熱器制冷劑流程布置、風(fēng)場分布、結(jié)構(gòu)尺寸等均可以進(jìn)行仿真計(jì)算。該軟件能計(jì)算較為復(fù)雜的換熱器制冷劑流程，可以靈活設(shè)計(jì)換熱器的管路連接，可以對不同的換熱器進(jìn)行對比。

雖然該軟件不能考慮換熱器流程布置中結(jié)構(gòu)件以及工藝控制的影響因素，如三通管會(huì)引起各流程制冷劑分布變化等，也不會(huì)考慮重力因素的影響，所以EVAP-COND軟件較難分析模擬換熱器各制冷劑流程發(fā)生偏流的原因。因此在實(shí)際應(yīng)用中，該軟件往往和實(shí)際測試數(shù)據(jù)有出入，但是該軟件能較好的模擬判斷換熱器優(yōu)化趨勢。如果能提前充分考慮EVAP-COND軟件的應(yīng)用特點(diǎn)，在模擬前考慮好流程布置的對應(yīng)，還是能快速得到較理想的結(jié)果，幫助找到系統(tǒng)改進(jìn)的方向，提高壓縮機(jī)匹配效率，幫助改善客戶服務(wù)質(zhì)量。

1　壓縮機(jī)匹配中的問題

美芝公司在型號為ATF235D22UMT的3HP變頻壓縮機(jī)推廣匹配過程中，搭載某客戶3HP變頻空調(diào)系統(tǒng)，在額定制熱工況，客戶企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求為在該制熱工況條件下，制熱量10 100 W以上且室外換熱器不能結(jié)霜。實(shí)際匹配過程中發(fā)現(xiàn)，客戶系統(tǒng)搭載ATF235D22UMT壓縮機(jī)，在額定制熱工況條件下，匹配制熱量滿足10 100 W的要求時(shí)會(huì)出現(xiàn)室外換熱器結(jié)霜情況，如果通過降低運(yùn)行頻率使得室外換熱器不結(jié)霜，則制熱量不滿足客戶企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)能力要求。為盡快推動(dòng)該項(xiàng)目量產(chǎn)，協(xié)助客戶解決結(jié)霜的問題是壓縮機(jī)匹配的關(guān)鍵。

客戶3HP變頻空調(diào)系統(tǒng)的詳細(xì)情況為：系統(tǒng)型號KFR-72LW/BP3N1Y，制冷劑充注量R410A/2 150 g，制熱自由頻工況壓縮機(jī)運(yùn)行頻率76 Hz，要求制熱能力10 100 W。因?yàn)橐笾茻崃枯^高，室外換熱器表面溫度基本在0℃附近，室外試驗(yàn)工況波動(dòng)都有可能引起室外換熱器表面結(jié)霜，制熱運(yùn)行結(jié)霜的具體情況為：制熱量在前3 h有較小幅度的下降，3.5 h后急劇下降，5 h內(nèi)會(huì)化霜。

通過降低運(yùn)行頻率，室外換熱器不結(jié)霜時(shí)，制熱量在10 000 W左右，不能滿足10 100 W要求。

室外換熱器表面結(jié)霜均勻，在開機(jī)運(yùn)行的前2 h，室外換熱器表面溫度點(diǎn)較接近，判斷結(jié)霜并非換熱器流路偏流或系統(tǒng)參數(shù)不適的原因?？蛻舨扇≡黾邮彝鈸Q熱器片距對化霜進(jìn)行優(yōu)化，效果不理想。

通過以上分析發(fā)現(xiàn)，較可行的方法就是調(diào)整室外機(jī)制冷劑流路布置，提高室外換熱器性能，才有可能在制熱量滿足客戶企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的條件下，提高室外換熱器的蒸發(fā)溫度，避免室外換熱器表面結(jié)霜。如果流路調(diào)整全部依靠試驗(yàn)確認(rèn)效果，則工作量龐大，很難滿足客戶時(shí)間進(jìn)度要求，因此決定采用EVAP-COND模擬分析判斷改進(jìn)方向是否正確。

2　換熱器流路布置模擬比較

2.1模擬比較的簡化條件

模擬比較的過程，也是不斷選擇不同流路布置計(jì)算的過程，條件太復(fù)雜或邊界設(shè)置不好，軟件計(jì)算過程容易出錯(cuò)，為了節(jié)省資源，對模擬條件進(jìn)行了必要的簡化。

翅片和銅管的簡化：將開窗片簡化為平片，W型內(nèi)螺紋銅管簡化平滑光管，這樣不影響比較結(jié)果，可以節(jié)省計(jì)算速度。

風(fēng)速的簡化：風(fēng)速簡化為勻速風(fēng)，相對于整個(gè)換熱器，均勻分布。

吸氣過熱度：吸氣制熱過熱度太小，容易引起軟件迭代計(jì)算錯(cuò)誤，影響結(jié)果的正確性。實(shí)際試驗(yàn)中，過熱度一般用吸氣溫度-蒸發(fā)溫度，該方法偏差較大，如果蒸發(fā)溫度用吸氣壓力換算，標(biāo)熱工況下，過熱度會(huì)提高4～6℃。本次模擬中將吸氣過熱度設(shè)定為6.6℃，這樣不但對比較結(jié)果影響小，還可以提高計(jì)算速度［1］。

通過簡化，換熱器的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示，室外機(jī)作為蒸發(fā)器的模擬條件如表2所示。

表1　換熱器幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)

表2　蒸發(fā)器模擬約束條件

2.2模擬計(jì)算的流程說明

模擬的3種換熱器制冷劑流程圖見圖1，圖1中流程A為原空調(diào)室外機(jī)制冷劑流程圖，其它兩個(gè)為重新設(shè)計(jì)的流程。新設(shè)計(jì)的流程分別命名為制冷劑流程B、流程C。下面對流程B、C的設(shè)置進(jìn)行說明。

換熱器作為冷凝器時(shí)，流路數(shù)少時(shí)性能較好，而作為蒸發(fā)器時(shí)，隨著流路數(shù)的增加，換熱量先增加后降低，在改動(dòng)最小的情況下，將室外換熱器改為流程B［2］。

同時(shí)考慮到蒸發(fā)器在蒸發(fā)過程中，部分制冷劑從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，所需體積將越來越大，在流路布置時(shí)要考慮該因素，設(shè)計(jì)了流程C。

圖1　3種換熱器制冷劑流程布置圖

3　模擬結(jié)果分析及驗(yàn)證

根據(jù)上述假設(shè)及流程設(shè)置，對三種流路采用EVAP-COND進(jìn)行了模擬，并對流程2進(jìn)行了不同制冷劑流量的對比，模擬結(jié)果如表3所示。

表3　3種制冷劑流程模擬結(jié)果制熱量比較

由表3可以看出，在相同制冷劑流量情況下，流程C模擬得到的換熱量最大，但是其管路表面最低溫度較低，達(dá)到-3.6℃，如果采用該流程，仍然會(huì)有較大的結(jié)霜風(fēng)險(xiǎn)。分析數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，流程B雖然在制冷劑流量170 kg/h時(shí)計(jì)算換熱量小，但是其計(jì)算管路表面最低溫度高，為此針對流程B增加了制冷劑流量追加模擬，結(jié)果如模擬序號4的這一列，結(jié)果顯示在制冷劑流量增大，換熱量有較大增加時(shí)，管路最低溫度沒有明顯惡化，顯示流程B有較好的換熱能力［3］。

根據(jù)上述模擬分析結(jié)果，針對客戶系統(tǒng)按流程B的設(shè)計(jì)條件進(jìn)行了改善優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明該流程在達(dá)到客戶能力要求時(shí)滿足不結(jié)霜的要求。

4　結(jié)語

針對客戶空調(diào)系統(tǒng)在額定制熱工況高制熱量要求時(shí)出現(xiàn)的結(jié)霜情況，通過采用EVAP-COND軟件對換熱器制冷劑流程進(jìn)行模擬分析，對換熱器進(jìn)行優(yōu)化，得到了較優(yōu)化的換熱器流程結(jié)構(gòu)，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化方向的正確性。結(jié)果表明，在充分考慮軟件特點(diǎn)情況下，EVAP-COND軟件能較好的對換熱器性能進(jìn)行預(yù)測，值得在壓縮機(jī)技術(shù)支持服務(wù)過程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］黃東，李權(quán)旭. R22與R410A熱泵中蒸發(fā)器性能隨支路數(shù)變化的比較［J］.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，43（7）：58-62.

［2］丁國良，張春路.制冷空調(diào)裝置仿真與優(yōu)化［M］.北京：科學(xué)出版社，2003.

［3］楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)：第4版［M］.北京：高教出版社，2006.

科技與應(yīng)用

［責(zé)任編輯：吳卓］

The Application of EVAP-COND in Rotor Compressor Matching

FU Yongjun
（Guangdong Meizhi Compressor Co. Ltd.，F(xiàn)oshan Guangdong 528333，China）

Abstract:EVAP-COND is a software product of NIST，which could be used in simulating refrigerant flow path and comparing the performance of heat exchangers. During the matching process of the model ATF235D22UMT of a 3HP inverter air-conditioner，the efficiency of compressor matching is raised by improving the efficiency of the heat exchanger，with the application of EVAP-COND software in simulating and optimizing the flow path of the refrigerant.

Key words:EVAP-COND；rotor compressor；heat exchanger；match

中圖分類號：TB61+4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1672-6138（2016）02-0005-03

DOI：10.3969/j.issn.1672-6138.2016.02.002

收稿日期：2016-03-10

作者簡介：伏擁軍（1969—），男，湖南汨羅人，工程師，研究方向：制冷與空調(diào)。