柴玉鵬 馬國遠(yuǎn) 許樹學(xué) 丁若晨 俞麗華

(1北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院 北京 100124；2 中國計(jì)量科學(xué)研究院 北京 100013)

帶閃蒸器補(bǔ)氣的R134a準(zhǔn)二級(jí)壓縮制冷/熱泵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究

柴玉鵬1馬國遠(yuǎn)1許樹學(xué)1丁若晨1俞麗華2

(1北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院 北京 100124；2 中國計(jì)量科學(xué)研究院 北京 100013)

為增加空氣源熱泵運(yùn)行的穩(wěn)定性及提高其性能系數(shù)，本文提出了以R134a為工質(zhì)的渦旋壓縮機(jī)閃蒸器補(bǔ)氣制冷/熱泵系統(tǒng)。搭建了實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)壓縮機(jī)排氣溫度、功耗、制冷量、制熱量及制冷、制熱性能系數(shù)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：當(dāng)冷凝溫度為45 ℃，蒸發(fā)溫度為-20～0 ℃時(shí)，與采用相同工質(zhì)的單級(jí)系統(tǒng)相比，補(bǔ)氣系統(tǒng)的排氣溫度降低了6.2 ℃，功耗增加1.4%～2.8%，制冷量和制冷COPc分別提高19.8%和17.6%，制熱量和制熱COPh分別提高15.3%和13.2%。

R134a；補(bǔ)氣；制熱性能；COP

近年來，我國北方地區(qū)出現(xiàn)了不同程度的霧霾天氣，尤其是京津冀地區(qū)最為嚴(yán)重，能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型迫在眉睫?？諝庠礋岜米鳛橛袧摿Φ模h(huán)保節(jié)能的產(chǎn)品，需求量逐年增長。尤其在CO2減排協(xié)議、常規(guī)能源日漸緊張、大力倡導(dǎo)生態(tài)環(huán)保等外界環(huán)境的壓力下，從燃料切換到空氣源制冷/熱泵產(chǎn)品為主流趨勢(shì)，特別是目前城鎮(zhèn)化進(jìn)度迅猛，而城市集中供暖發(fā)展短時(shí)間內(nèi)跟不上的現(xiàn)狀，給熱泵特別是中低溫?zé)岜貌膳焖侔l(fā)展提供了良好的條件。

目前，國內(nèi)主要使用的傳統(tǒng)型壓縮機(jī)在低溫制熱、高溫制冷情況下，壓縮機(jī)的排氣溫度和排氣壓力非常高，甚至出現(xiàn)壓縮機(jī)過熱/過壓停機(jī)保護(hù)，低溫制熱時(shí)，壓縮機(jī)的吸氣量不足，導(dǎo)致壓縮機(jī)的壓縮比嚴(yán)重超標(biāo)。長時(shí)間在此工況下運(yùn)行，壓縮機(jī)的可靠性和壽命將大幅下降。為解決這一問題，國內(nèi)外目前普遍采用的方法有兩種：一種是復(fù)疊式[1-3]，此方法多用于深冷及中低溫領(lǐng)域，并且由于此方法存在兩套系統(tǒng)間熱量多次傳遞，系統(tǒng)和控制都比較復(fù)雜，效率也相對(duì)較低；另一種是壓縮機(jī)中間補(bǔ)氣方式，低溫制熱時(shí)可以降低壓縮比，從而降低壓縮機(jī)排氣溫度，增加壓縮機(jī)排氣量，減少熱泵機(jī)組在低溫下制熱衰減量。第二種方式相對(duì)簡(jiǎn)單，國內(nèi)外對(duì)補(bǔ)氣技術(shù)的研究也較為成熟，孫超等[4]已經(jīng)把此方法應(yīng)用于螺桿壓縮機(jī)的研究，胡文舉等[5]也將閃發(fā)蒸氣冷卻技術(shù)應(yīng)用于高溫空調(diào)器的研究，本實(shí)驗(yàn)室[6-8]運(yùn)用補(bǔ)氣技術(shù)在提升空氣源熱泵性能上也做了大量研究。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)R134a的研究領(lǐng)域主要為：管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱[9-11]，熱泵熱水器的系統(tǒng)性能[12-13]，太陽能噴射制冷系統(tǒng)性能[14]，以及含有R134a混合制冷劑的制冷系統(tǒng)性能及混合物的熱物性參數(shù)[15-19]，而有關(guān)R134a在準(zhǔn)二級(jí)壓縮補(bǔ)氣方面的報(bào)道相對(duì)較少。因此，本實(shí)驗(yàn)采用滾動(dòng)渦旋壓縮機(jī)和閃蒸器的系統(tǒng)對(duì)R134a工質(zhì)在冷凝溫度為45 ℃，蒸發(fā)溫度分別為-20 ℃、-15 ℃、-10 ℃、-5 ℃、0 ℃的中低溫工況下，對(duì)其進(jìn)行制冷、制熱性能的實(shí)驗(yàn)研究，為樣機(jī)的開發(fā)提供借鑒。

1 系統(tǒng)原理

帶閃蒸器補(bǔ)氣的制冷/熱泵系統(tǒng)原理如圖1所示。其工作過程如下：壓縮機(jī)排出的高溫、高壓制冷劑氣體，經(jīng)管殼式水冷冷凝器將熱量傳遞給水后變?yōu)橹评鋭┮后w，升溫后的水可用于采暖或作為生活熱水使用。從冷凝器出來的高壓制冷劑，經(jīng)一級(jí)節(jié)流閥節(jié)流到兩相狀態(tài)進(jìn)入閃蒸器。在閃蒸器中氣液分離，處于上部的閃發(fā)蒸氣通過補(bǔ)氣管路上的節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入壓縮機(jī)腔內(nèi)；上部蒸氣的不斷閃發(fā)，導(dǎo)致閃蒸器中下部制冷劑液體焓值降低，低焓值的制冷劑液體經(jīng)二級(jí)節(jié)流閥節(jié)流到蒸發(fā)壓力后再進(jìn)入蒸發(fā)器，此回路稱為主回路。在蒸發(fā)器內(nèi)，主回路的制冷劑吸收低溫環(huán)境中的熱量后蒸發(fā)變?yōu)榈蛪褐评鋭怏w，然后被壓縮機(jī)吸入，主回路和補(bǔ)氣輔路的制冷劑在壓縮機(jī)腔內(nèi)混合，再由壓縮機(jī)壓縮至冷凝壓力排出，構(gòu)成了一個(gè)封閉的工作循環(huán)。由圖1的p-h圖可以看出，整個(gè)壓縮過程的后半段，即補(bǔ)氣后的壓縮2′-3過程，明顯靠近p-h飽和線，并使壓縮結(jié)束時(shí)的3′點(diǎn)向內(nèi)移動(dòng)至3點(diǎn)。

圖1 閃蒸器系統(tǒng)Fig.1 Flash-tank system

2 實(shí)驗(yàn)過程

采用第二制冷劑量熱器法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，原理如圖2所示。該原型機(jī)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1)用兩個(gè)手動(dòng)膨脹閥分別調(diào)節(jié)主回路的蒸發(fā)壓力和補(bǔ)氣壓力。

2)工作模式切換簡(jiǎn)單。關(guān)閉補(bǔ)氣輔助回路的手閥，原型機(jī)按照不補(bǔ)氣的方式運(yùn)行；全開主路的一個(gè)手動(dòng)膨脹閥，原型機(jī)按普通單級(jí)節(jié)流的方式工作。

為了更好的評(píng)價(jià)系統(tǒng)的性能，本實(shí)驗(yàn)對(duì)其主要部位的溫度傳感器、壓力傳感器及冷卻水流量計(jì)、壓縮機(jī)功率計(jì)、量熱器功率計(jì)等儀表進(jìn)行了標(biāo)定，主要測(cè)量?jī)x器見表1。測(cè)量參數(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)值由數(shù)據(jù)采集器采集并通過電腦顯示。數(shù)據(jù)采集器的信號(hào)轉(zhuǎn)換電流范圍為0～100 mA，精度為±(0.03%讀數(shù)+0.000 5 mA)。

表1 主要實(shí)驗(yàn)儀器

圖2 帶補(bǔ)氣的R134a熱泵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置Fig.2 Test system of R134a vapor injection heat pump

對(duì)機(jī)組的運(yùn)行性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)需直接測(cè)量的量的參數(shù)包括：吸氣溫度及壓力、排氣溫度及壓力、冷凝器進(jìn)出口溫度及壓力、冷卻水進(jìn)出口溫度、冷卻水流量、過冷溫度及壓力、補(bǔ)氣溫度及壓力、壓縮機(jī)功率、量熱器出口溫度及出口壓力、量熱器功率。通過PID控制儀表進(jìn)行控制，并保證各參數(shù)值恒定，測(cè)試數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行采集。需間接測(cè)量的量為：冷卻水進(jìn)出口溫差Δt、制熱量Qh、制熱COPh、制冷COPc。

冷卻水進(jìn)出口溫差為：

Δt=tm,out-tm,in

(1)

式中：tm,in為冷卻水進(jìn)口平均溫度，℃；tm,out為冷卻水出口平均溫度，℃。

制熱量計(jì)算公式為：

Qh=cmΔt=cρvΔt

(2)

式中：c為水的比熱容，kJ/(kg·℃)；ρ為水的密度，kg/m3；v為水單位時(shí)間內(nèi)的體積流量，m3/s。

制熱COPh計(jì)算公式為：

(3)

式中：W為壓縮機(jī)功率，kW。

制冷COPc計(jì)算公式為：

(4)

式中：Qc為制冷量，即量熱器的功率，kW。

每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都存在一定程度的誤差，本文采用標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評(píng)定方法[20]，經(jīng)計(jì)算可知制熱量及性能系數(shù)COP的最大誤差分別為3.1%、1.4%。實(shí)驗(yàn)工況為：冷凝溫度45 ℃，蒸發(fā)溫度-20～0 ℃，吸氣過熱度7 ℃，過冷度5 ℃，對(duì)單級(jí)系統(tǒng)及補(bǔ)氣系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

圖3所示為壓縮機(jī)的排氣溫度隨蒸發(fā)溫度的變化曲線。由圖3可知，在低溫工況下，壓縮機(jī)的排氣溫度隨著蒸發(fā)溫度的降低逐漸升高，并且在各相同參數(shù)點(diǎn)處，不補(bǔ)氣排氣溫度大于補(bǔ)氣排氣溫度。蒸發(fā)溫度較高時(shí)，兩種情況下的排氣溫度相差不大，當(dāng)蒸發(fā)溫度逐漸降低時(shí)，兩種情況下的排氣溫度差值逐漸增大，尤其在-20 ℃蒸發(fā)溫度時(shí)，兩者的差值最大，而此時(shí)不補(bǔ)氣系統(tǒng)的排氣溫度為99.5 ℃，帶補(bǔ)氣系統(tǒng)的排氣溫度為93.3 ℃，相比降低6.2 ℃。

補(bǔ)氣系統(tǒng)壓縮機(jī)排氣溫度較低的原因是補(bǔ)氣系統(tǒng)壓縮機(jī)腔的吸氣是由低溫閃蒸器補(bǔ)氣與壓縮機(jī)吸氣組成，導(dǎo)致壓縮機(jī)總的吸氣溫度低于不補(bǔ)氣時(shí)吸氣的溫度，造成補(bǔ)氣系統(tǒng)壓縮機(jī)的排氣溫度低于不補(bǔ)氣時(shí)壓縮機(jī)的排氣溫度。

圖4所示為制冷/熱泵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)壓縮機(jī)功耗隨蒸發(fā)溫度的變化曲線。由圖4可知，在低溫工況下，壓縮機(jī)的消耗功率隨著蒸發(fā)溫度的升高逐漸增大。雖然在各相同參數(shù)點(diǎn)處補(bǔ)氣時(shí)壓縮機(jī)消耗功率大于不補(bǔ)氣時(shí)壓縮機(jī)的消耗功率，但前者僅比后者大1.4%～2.8%。

補(bǔ)氣系統(tǒng)壓縮機(jī)消耗功率較大的原因是補(bǔ)氣系統(tǒng)壓縮機(jī)的吸氣量由閃蒸器補(bǔ)氣量與壓縮機(jī)低壓腔的排氣量構(gòu)成，導(dǎo)致壓縮機(jī)吸氣量大于不補(bǔ)氣時(shí)壓縮機(jī)高壓腔吸氣量，造成補(bǔ)氣系統(tǒng)壓縮機(jī)的排氣量大于不補(bǔ)氣時(shí)壓縮機(jī)的排氣量。

圖3 排氣溫度隨蒸發(fā)溫度的變化Fig.3 The variation of discharge temperature with evaporating temperature

圖4 壓縮機(jī)功率隨蒸發(fā)溫度的變化Fig.4 The variation of power input with evaporating temperature

圖5～圖6所示為制冷/熱泵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制冷量和制冷COPc隨蒸發(fā)溫度的變化曲線。由圖5～圖6可知，在低溫工況下，隨著蒸發(fā)溫度的逐漸升高，制冷/熱泵系統(tǒng)的制冷量和制冷COPc逐漸增大。在各相同參數(shù)點(diǎn)處補(bǔ)氣時(shí)，制冷/熱泵系統(tǒng)的制冷量和制冷COPc均大于不補(bǔ)氣時(shí)制冷/熱泵系統(tǒng)的制冷量和制冷COPc，蒸發(fā)溫度越低，兩者的制冷量和制冷COPc相差越大，前者的制冷量比后者大3.9%～19.8%，前者的制冷COPc比后者大2.5%～17.6%。

帶補(bǔ)氣的制冷/熱泵系統(tǒng)制冷量較大是由于制冷劑經(jīng)過閃蒸器時(shí)，有較少部分制冷劑閃發(fā)為蒸氣，進(jìn)一步冷卻未蒸發(fā)的制冷劑，增大主路制冷劑的過冷度，從而增大流經(jīng)蒸發(fā)器的制冷劑與環(huán)境的換熱溫差，增大制冷量。由圖4、圖5可知，帶補(bǔ)氣的制冷/熱泵系統(tǒng)的制冷量增加的變化率大于其對(duì)應(yīng)的壓縮機(jī)功率增加變化率，產(chǎn)生補(bǔ)氣提升制冷COPc的良好效果。

圖5 制冷量隨蒸發(fā)溫度的變化Fig.5 The variation of cooling capacity with evaporating temperature

圖6 制冷COPc隨蒸發(fā)溫度的變化Fig.6 The variation of COPc with evaporating temperature

圖7～圖8分別為制冷/熱泵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制熱量和制熱COPh隨蒸發(fā)溫度的變化曲線。由圖7～圖8可知，在低溫工況下，隨著蒸發(fā)溫度的逐漸升高，制冷/熱泵系統(tǒng)的制熱量和制熱COPh逐漸增大。在各相同參數(shù)點(diǎn)處補(bǔ)氣時(shí)制冷/熱泵系統(tǒng)的制熱量和制熱COPh均大于不補(bǔ)氣時(shí)制冷/熱泵系統(tǒng)的制熱量和制熱COPh。蒸發(fā)溫度越低，兩者的制熱量和制熱COPh相差越大，前者的制熱量比后者大1.7%～15.3%，前者的制熱COPh比后者大0.3%～13.2%。

帶補(bǔ)氣的制冷/熱泵系統(tǒng)制熱量較大的原因是補(bǔ)氣系統(tǒng)壓縮機(jī)腔的吸氣量由閃蒸器補(bǔ)氣量與壓縮機(jī)低壓腔的排氣量構(gòu)成，導(dǎo)致壓縮機(jī)高壓腔吸氣量大于不補(bǔ)氣時(shí)壓縮機(jī)高壓腔吸氣量，造成補(bǔ)氣系統(tǒng)壓縮機(jī)的排氣量大于不補(bǔ)氣時(shí)壓縮機(jī)的排氣量。壓縮機(jī)排氣量增大，增大了流經(jīng)冷凝器時(shí)的制冷劑流量，從而增大制冷/熱泵系統(tǒng)的制熱量。由圖4、圖7可知，帶補(bǔ)氣的制冷/熱泵系統(tǒng)的制熱量增加的變化率大于與其對(duì)應(yīng)的壓縮機(jī)功率增加的變化率，產(chǎn)生補(bǔ)氣提高制熱COPh的良好效果。

圖7 制熱量隨蒸發(fā)溫度的變化Fig.7 The variation of heating capacity with evaporating temperature

圖8 制熱COPh隨蒸發(fā)溫度的變化Fig.8 The variation of COPh with evaporating temperature

4 結(jié)論

本文通過對(duì)帶閃蒸器補(bǔ)氣的R134a制冷/熱泵系統(tǒng)在中低溫工況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性能測(cè)試，研究此系統(tǒng)的制冷、制熱性能，得到如下結(jié)論：

1)隨著蒸發(fā)溫度的逐漸降低，壓縮機(jī)的排氣溫度逐漸升高，在-20 ℃蒸發(fā)溫度時(shí)，補(bǔ)氣時(shí)比不帶補(bǔ)氣時(shí)的系統(tǒng)排氣溫度降低6.2 ℃。說明低溫工況下，準(zhǔn)二級(jí)壓縮補(bǔ)氣技術(shù)可以提高壓縮機(jī)的可靠性，并延長壓縮機(jī)的使用壽命。

2)隨著蒸發(fā)溫度的升高，壓縮機(jī)的消耗功率逐漸增大。補(bǔ)氣時(shí)壓縮機(jī)消耗功率比不補(bǔ)氣時(shí)壓縮機(jī)的消耗功率高約1.4%～2.8%。

3)隨著蒸發(fā)溫度的逐漸升高，制冷/熱泵系統(tǒng)的制冷量、制冷COPc及制熱量、制熱COPh均逐漸增大。在-20 ℃蒸發(fā)溫度時(shí)，補(bǔ)氣制冷/熱泵系統(tǒng)的制冷量和制冷COPc比不補(bǔ)氣制冷/熱泵系統(tǒng)的制冷量和制冷COPc分別高19.8%和17.6%，制熱量和制熱COPh分別高出15.3%和13.2%。

本文受北京市自然科學(xué)基金(3154032)項(xiàng)目資助。(The project was supported by the Natural Science Foundation of Beijing (No. 3154032).)

[1] 王軍, 王鐵軍, 唐景春, 等．R134a/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)模擬研究[J]. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2015, 38(7): 888-890, 948. (WANG Jun,WANG Tiejun,TANG Jingchun,et al. Simulation study of R134a/CO2cascade refrigeration system[J]. Journal of Hefei University of Technology (Natural Science), 2015, 38(7): 888-890, 948.)

[2] 喬亦圓, 楊東方, 曹鋒, 等. R134a/R23復(fù)疊制冷系統(tǒng)級(jí)間容量比的優(yōu)化分析[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 50(2): 104-110. (QIAO Yiyuan, YANG Dongfang, CAO Feng, et al. Optimization of compressors displacement ratio in R134a/R23 cascade refrigeration system[J]. Journal of Xi’an Jiaotong University, 2016, 50(2): 104-110.)

[3] 丁雨晴, 鄒聲華, 李永存, 等. R134a/ R134a復(fù)疊式空氣源熱泵系統(tǒng)性能分析[J]. 發(fā)電與空調(diào), 2015, 36(4): 48-51, 60. (DING Yuqing, ZOU Shenghua, LI Yongcun, et al. Performance analysis of R134a/R134a cascade air-source heat pump system[J]. Power Generation & Air Condition, 2015, 36(4): 48-51, 60.)

[4] 孫超, 陳煥新, 謝軍龍, 等. R134a應(yīng)用于中間補(bǔ)氣螺桿壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)的數(shù)值分析與研究[J]. 壓縮機(jī)技術(shù), 2012(3): 11-15. (SUN Chao, CHEN Huanxin, XIE Junlong, et al. Numerical analysis and study on R134a applying in gas supply on refrigeration system of screw compressor[J]. Compressor Technology, 2012(3): 11-15.)

[5] 胡文舉, 王夢(mèng)圓, 江輝民, 等. 閃發(fā)蒸氣冷卻技術(shù)及R134a用于高溫空調(diào)器的研究[J]. 流體機(jī)械, 2015, 43(10): 73-78. (HU Wenju, WANG Mengyuan, JIANG Huimin, et al. Study on the high temperature air-conditioner based on flash evaporative cooling technology and using R134a as refrigerant[J]. Fluid Machinery, 2015, 43(10): 73-78.)

[6] 許樹學(xué). 帶經(jīng)濟(jì)補(bǔ)氣的R32制冷/熱泵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 土木建筑與環(huán)境工程, 2011, 33(Suppl. 2): 98-102. (XU Shuxue. Experiment study on enhanced vapor injection refrigeration/heat pump system using R32[J]. Journal of Civil, Architectural & Environmental Engineering, 2011, 33(Suppl. 2): 98-102.)

[7] 許樹學(xué), 馬國遠(yuǎn), 趙博, 等. 以R32為工質(zhì)的準(zhǔn)二級(jí)壓縮熱泵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 制冷學(xué)報(bào), 2011, 32(5): 12-14. (XU Shuxue, MA Guoyuan, ZHAO Bo, et al. Experimental research on quasi two-stage compression heat pump using R32[J]. Journal of Refrigeration, 2011, 32(5): 12-14.)

[8] 上官繼峰, 馬國遠(yuǎn), 許樹學(xué). R32和R123非共沸混合制冷劑最佳組分比的理論研究[J]. 制冷與空調(diào)(四川), 2015, 29(3): 330-336. (SHANGGUAN Jifeng, MA Guoyuan, XU Shuxue. Theoretical study of the optimal proportion of non-azeotropic refrigerant mixtures of R32 and R123[J]. Refrigeration and Air Conditioning, 2015, 29(3): 330-336.)

[9] 丁楊, 柳建華, 葉方平, 等. R134a水平微細(xì)管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 制冷學(xué)報(bào), 2015, 36(1): 90-96. (DING Yang, LIU Jianhua, YE Fangping, et al. Experimental studies on flow boiling of R134a in horizontal small tubes[J]. Journal of Refrigeration, 2015, 36(1): 90-96.)

[10] 李曉花, 邵杰, 劉瑞璟, 等. 動(dòng)力型熱管內(nèi)R134a流動(dòng)沸騰傳熱過程的特性[J]. 化工學(xué)報(bào), 2016, 67(5): 1822-1829. (LI Xiaohua, SHAO Jie, LIU Ruijing, et al. Characteristics of flow boiling heat transfer for R134a in pump-assisted separated heat pipe[J]. CIESC Journal, 2016, 67(5): 1822-1829.)

[11] 邵莉, 許之初, 韓吉田, 等. 臥式螺旋管內(nèi)R134a沸騰兩相傳熱特性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2011, 31(8): 62-66. (SHAO Li, XU Zhichu, HAN Jitian, et al. Experimental investigations on two-phase flow boiling heat transfer of R134a in helically coiled tube[J]. Proceedings of the CSEE, 2011, 31(8): 62-66.)

[12] 陳嘉澍, 陳姝, 卓獻(xiàn)榮, 等. R22和R134a應(yīng)用于家用熱泵熱水器實(shí)驗(yàn)性能研究[J]. 廣東化工, 2006, 33(6): 25-27. (CHEN Jiashu, CHEN Shu, ZHUO Xianrong, et al. The research on the character of R22 and R134a applied in household heat pump water heater[J]. Guangdong Chemical Industry, 2006, 33(6): 25-27.)

[13] 張?zhí)? 翁文兵, 喻晶. R134a、R417a和R22用于空氣源熱泵熱水器的性能研究[J]. 流體機(jī)械, 2010, 38(5): 72-76. (ZHANG Taikang, WENG Wenbing, YU Jing, et al. Performance research of air-source heat pump water heater using R134a, R417a and R22[J].Fluid Machinery, 2010, 38(5): 72-76.)

[14] 徐振立, 陶樂仁, 谷宇海. 以R134a為制冷劑的噴射制冷理論分析及其CFD模擬[J].制冷與空調(diào)(北京), 2006, 6(5): 27-30. (XU Zhenli, TAO Leren, GU Yuhai. Theoretical analysis on an ejector refrigeration system using R134a as refrigerant and it’s CFD simulation[J]. Refrigeration and Air-conditioning, 2006, 6(5): 27-30.)

[15] 張定才, 杜佳迪, 冀文濤, 等. R134a/R125混合工質(zhì)水平管外凝結(jié)換熱[J]. 化工學(xué)報(bào), 2014, 65(Suppl. 1): 119-124. (ZHANG Dingcai, DU Jiadi, JI Wentao. Condensation heat transfer of mixed R134a/R125 outside horizontal tubes[J]. CIESC Journal, 2014, 65(Suppl. 1): 119-124.)

[16] 劉靖, 程艷華. R152a與R134a混合制冷劑替代R22的可行性研究[J]. 流體機(jī)械, 2010, 38(11): 77-80, 63. (LIU Jing, CHENG Yanhua. Feasibility research on using R152a and R134a mixture as alternative for R22[J]. Fluid Machinery, 2010, 38(11): 77-80, 63.)

[17] 徐明仿, 杜維明, 晏剛. 混合制冷劑R134a/R600a應(yīng)用于冰箱的研究[J]. 制冷與空調(diào)(北京), 2005, 5(2): 75-78. (XU Mingfang, DU Weiming, YAN Gang. Study of the application of R134a/R600a mixture in refrigeration[J]. Refrigeration and Air-conditioning, 2005, 5(2): 75-78.)

[18] 楊喜, 祁影霞, 陳偉, 等. 近共沸制冷劑R290/R134a PVTx性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 制冷學(xué)報(bào), 2014, 35(2): 76-81. (YANG Xi, QI Yingxia, CHEN Wei, et al. The experimental study of PVTx properties of near-azeotropic mixture refrigerant R290/R134a[J]. Journal of Refrigeration, 2014, 35(2): 76-81.)

[19] 錢偉, 王維, 錢文波, 等. 替代制冷劑R134a /R290與潤滑油的互溶性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 制冷與空調(diào)(北京), 2008, 8(3): 31-35. (QIAN Wei, WANG Wei, QIAN Wenbo, et al. Experimental investigation on the mutual solubility of R134a/R290 with lubricant[J]. Refrigeration and Air-conditioning, 2008, 8(3): 31-35.)

[20] 費(fèi)業(yè)泰. 誤差理論與數(shù)據(jù)處理[M]. 6版. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2010: 82-86. (FEI Yetai. Accuracy theory and data processing[M]. 6th ed. Beijing: China Machine Press, 2010: 82-86.)

About the corresponding author

Xu Shuxue, male, research assistant, graduates superviser, Lab of Refrigeration, Beijing University of Technology, +86 10-67391613, E-mail: xsx@bjut.edu.cn. Research fields: heat pump and its application, natural refrigerants, testing technology for refrigeration system.

Experimental Research on Quasi Two-stage Compression Heat Pump with Flash Tank Vapor-injection Using R134a

Chai Yupeng1Ma Guoyuan1Xu Shuxue1Ding Ruochen1Yu Lihua2

(1.College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing, 100124, China; 2.National Institute of Metrology, Beijing, 100013, China)

In order to improve the stability and coefficient of performance of the air source heat pump, a scroll compressor refrigeration/heat pump system with flash tank was proposed using R134a, and the experiment platform was built. The compressor′s discharge temperature, power input, cooling capacity, heating capacity, coefficient of performances of the refrigeration/heat pump system were studied. Results showed that, under the condition of condensing temperature 45 ℃ and evaporating temperature from -20 ℃ to 0 ℃, the discharge temperature of the vapor injection system was 6.2 ℃ lower than that of the single stage compression system, power input increased only 1.4% to 2.8%, the cooling capacity and cooling COPcare 19.8% and 17.6% higher than that of the single stage system, the heating capacity and heating COPhare 15.3% and 13.2% higher, respectively.

R134a; vapor injection; heating performance; COP

0253- 4339(2017) 02- 0011- 06

10.3969/j.issn.0253- 4339.2017.02.011

2016年7月6日

TB61+2；TQ051.5

A

許樹學(xué)，男，助理研究員，碩士生導(dǎo)師，北京工業(yè)大學(xué)制冷實(shí)驗(yàn)室，(010)67391613，E-mail: xsx@bjut.edu.cn。研究方向：熱泵技術(shù)及其應(yīng)用，自然工質(zhì)，制冷系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)。