施 靈，馬益民，王 順

(集美大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院，福建 廈門(mén) 361021)

0 引言

制冷系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由于工況的變化，制冷劑流量也隨之發(fā)生變化，從而對(duì)系統(tǒng)制冷量產(chǎn)生影響。因此，研究不同工況下的制冷劑流量變化規(guī)律，找尋影響制冷劑流量變化的主要因素，可以為冷庫(kù)節(jié)能運(yùn)行設(shè)計(jì)提供參考。

中小型冷庫(kù)制冷系統(tǒng)一般采用直接膨脹供液方式，選用熱力膨脹閥或電子膨脹閥作為流量控制元件。虞中旸等[1-2]通過(guò)變流量制冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，研究了過(guò)熱度振蕩對(duì)制冷系統(tǒng)性能的影響。田坤等[3]搭建了配有電子膨脹閥和熱力膨脹閥的低溫冷庫(kù)試驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，分析了耦合系統(tǒng)中過(guò)熱度的控制精度與壓縮機(jī)吸氣壓力、蒸發(fā)器出口溫度的關(guān)系。顏吉亮等[4]在熱力膨脹閥容量測(cè)試臺(tái)上得到在熱力膨脹閥工作區(qū)域內(nèi)，其過(guò)熱度與流量基本呈線(xiàn)性比例關(guān)系的結(jié)論。歐陽(yáng)立芝等[5]對(duì)高速列車(chē)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了熱力膨脹閥靜態(tài)過(guò)熱度調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明，增大靜態(tài)過(guò)熱度可以有效改善熱力膨脹閥供液不足以及蒸發(fā)盤(pán)管分液不均的現(xiàn)象。韓磊等[6]通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了不同膨脹閥開(kāi)度和壓縮機(jī)頻率下的制冷系統(tǒng)性能。臧潤(rùn)清等[7]在焓差實(shí)驗(yàn)室對(duì)有內(nèi)熱源的房間空調(diào)器進(jìn)行性能測(cè)試，研究了變工況下熱力膨脹閥與其他系統(tǒng)部件的匹配關(guān)系。Y.J.Shang等[8]對(duì)變頻壓縮制冷系統(tǒng)的最小過(guò)熱度線(xiàn)進(jìn)行了模擬和實(shí)驗(yàn)。C.Q.Tian等[9]對(duì)變排量壓縮機(jī)汽車(chē)空調(diào)制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，指出變排量壓縮機(jī)與熱力膨脹閥之間的參數(shù)耦合和調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)問(wèn)題。

雖然上述文獻(xiàn)就影響制冷劑流量的各種因素進(jìn)行了研究，但是目前尚未見(jiàn)到關(guān)于冷凝器風(fēng)機(jī)變頻對(duì)制冷劑流量影響的公開(kāi)報(bào)道。為此，本文依托一冷庫(kù)制冷系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，研究不同庫(kù)溫下風(fēng)冷冷凝器風(fēng)機(jī)頻率變化對(duì)制冷劑流量的影響，并通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析，找尋影響制冷劑流量變化的主要因素。

1 實(shí)驗(yàn)裝置與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

冷庫(kù)制冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置流程如圖1所示。

實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要包括：容積為5 m×6 m×3.3 m的裝配式冷庫(kù)；S4T -5.2Y-40P比澤爾半封閉活塞式低溫壓縮機(jī)1臺(tái)，F(xiàn)NH42.7/120金雪風(fēng)冷冷凝器1臺(tái)；BLT103-NC西克冷風(fēng)機(jī)1臺(tái)；TES2-6丹佛斯熱力膨脹閥1個(gè)。

庫(kù)房?jī)?nèi)采用功率為3.2 kW的電加熱器模擬熱負(fù)荷。

制冷系統(tǒng)流量通過(guò)智能液體渦輪流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度為±0.5%；溫度通過(guò)Pt100鉑電阻進(jìn)行測(cè)量，溫度偏差為±(0.15+0.002|t|)℃；壓力通過(guò)壓力變送器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度為±0.5%。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)分別測(cè)試風(fēng)冷冷凝器風(fēng)機(jī)頻率和庫(kù)溫對(duì)制冷劑流量的影響，風(fēng)機(jī)頻率分別取50、40、30、20 Hz；庫(kù)溫取-3、-8、-13、-18 ℃。

測(cè)試過(guò)程中保持壓縮機(jī)頻率為50 Hz，庫(kù)房?jī)?nèi)電加熱器功率為3.2 kW。測(cè)試時(shí)的外界氣溫為13 ℃，陰天。

實(shí)驗(yàn)初始，設(shè)定冷凝器風(fēng)機(jī)頻率為50 Hz，在庫(kù)溫升至20 ℃時(shí)，啟動(dòng)制冷壓縮機(jī)及其輔助設(shè)備，系統(tǒng)開(kāi)始降溫，待庫(kù)溫降至-20 ℃時(shí)關(guān)機(jī)。

依次改變冷凝器風(fēng)機(jī)頻率，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

如圖2所示，相同庫(kù)溫下，冷凝壓力隨冷凝器風(fēng)機(jī)頻率的升高而下降；對(duì)于相同的冷凝器風(fēng)機(jī)頻率，冷凝壓力隨庫(kù)溫的降低而下降。

這是由于在外界氣溫不變的情況下，隨著冷凝器風(fēng)機(jī)頻率的升高，風(fēng)速增大，冷凝器空氣側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)增大，冷凝器換熱能力增強(qiáng)，故冷凝壓力下降。相同冷凝器風(fēng)機(jī)頻率下，隨著庫(kù)溫的降低，蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力下降，冷凝壓力也隨之下降。

如圖3所示，相同庫(kù)溫下，冷凝器風(fēng)機(jī)頻率變化對(duì)蒸發(fā)壓力影響很小，蒸發(fā)壓力幾乎保持不變；對(duì)于相同冷凝器風(fēng)機(jī)頻率，蒸發(fā)壓力隨庫(kù)溫的降低而下降。

如圖4所示，相同庫(kù)溫下，壓縮比隨冷凝器風(fēng)機(jī)頻率的升高而減?。粚?duì)于相同冷凝器風(fēng)機(jī)頻率，壓縮比隨庫(kù)溫的降低而增大。

當(dāng)前，社區(qū)大學(xué)教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展支持較為缺乏，主要是社區(qū)提供的資源有限，因而學(xué)習(xí)實(shí)踐社群是一種專(zhuān)業(yè)發(fā)展支持網(wǎng)絡(luò)。社區(qū)大學(xué)要定期組織提升教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展能力的活動(dòng)，綜合考慮社區(qū)大學(xué)的整體發(fā)展，結(jié)合教師實(shí)際需求，提供教學(xué)支持。并通過(guò)協(xié)同管理模式邀請(qǐng)社區(qū)大學(xué)教師、專(zhuān)家學(xué)者、社區(qū)工作者形成互助學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，以增加所關(guān)注內(nèi)容的廣度與深度，提供分享與支持的機(jī)會(huì)。由社區(qū)大學(xué)成員與教師共同規(guī)劃相關(guān)活動(dòng)，將有助于激發(fā)教師熱情、提升參與度，提高教師對(duì)專(zhuān)業(yè)發(fā)展的積極性。

如圖5所示，相同庫(kù)溫下，蒸發(fā)器出口過(guò)熱度隨冷凝器風(fēng)機(jī)頻率的升高而增大；對(duì)于相同冷凝器風(fēng)機(jī)頻率，蒸發(fā)器出口過(guò)熱度隨庫(kù)溫的降低而減小。

這是由于相同庫(kù)溫下，隨著冷凝器風(fēng)機(jī)頻率的升高，壓縮比減小，壓縮機(jī)輸氣量增大，導(dǎo)致蒸發(fā)器出口壓力下降，過(guò)熱度增大；相同冷凝器風(fēng)機(jī)頻率下，隨著庫(kù)溫的降低，庫(kù)內(nèi)空氣與制冷劑的換熱溫差減小，制冷量和過(guò)熱度減小。

如圖6所示，相同庫(kù)溫下，制冷劑質(zhì)量流量隨冷凝器風(fēng)機(jī)頻率的升高而增大。庫(kù)溫越高，流量變化率越大；庫(kù)溫越低，流量變化率越小。對(duì)于相同冷凝器風(fēng)機(jī)頻率，制冷劑質(zhì)量流量隨庫(kù)溫的降低而減小。

3 回歸分析

為了進(jìn)一步研究蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)器出口過(guò)熱度和壓縮比對(duì)質(zhì)量流量的影響規(guī)律，選取質(zhì)量流量為因變量，蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)器出口過(guò)熱度和壓縮比為自變量，回歸方程定義為：

qm=B0+B1P0+B2Δts+B3CR

式中：Bi(i=0,1,2,3)表示回歸系數(shù)；qm表示質(zhì)量流量；P0表示蒸發(fā)壓力；Δts表示蒸發(fā)器出口過(guò)熱度；CR表示壓縮比。

應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行多元線(xiàn)性回歸分析，回歸方程最終表達(dá)為：

qm=31+136P0+3Δts-4CR

多元線(xiàn)性回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.975，R2=0.951，調(diào)整后R2=0.938。

通過(guò)回歸方程求取質(zhì)量流量的預(yù)測(cè)值，與測(cè)量值相比，相對(duì)誤差均落在±1%范圍內(nèi)，說(shuō)明該回歸方程可以對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的質(zhì)量流量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

為了比較多個(gè)自變量對(duì)因變量的相對(duì)作用大小，需采用標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)。通過(guò)SPSS軟件可以求得3個(gè)自變量的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)，其值分別為：蒸發(fā)壓力0.583 MPa，蒸發(fā)器出口過(guò)熱度0.325，壓縮比-0.16。

通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)值的比較，可以發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)壓力對(duì)質(zhì)量流量影響最大，蒸發(fā)器出口過(guò)熱度影響次之，壓縮比影響最小。三個(gè)變量中，蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)器出口過(guò)熱度與質(zhì)量流量為正相關(guān)，即質(zhì)量流量隨蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)器出口過(guò)熱度的增大而增大；壓縮比與質(zhì)量流量為負(fù)相關(guān)，即質(zhì)量流量隨壓縮比的增大而減小。

因此，在制冷系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)器出口過(guò)熱度和壓縮比的適當(dāng)調(diào)節(jié)，增大制冷劑流量，提高制冷系統(tǒng)制冷量。

4 結(jié)論

1)相同庫(kù)溫下，制冷劑質(zhì)量流量隨冷凝器風(fēng)機(jī)頻率的升高而增大。庫(kù)溫越高，流量變化率越大，庫(kù)溫越低，流量變化率越?。粚?duì)于相同冷凝器風(fēng)機(jī)頻率，制冷劑質(zhì)量流量隨庫(kù)溫的降低而減小。

2)通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)值的比較，發(fā)現(xiàn)：蒸發(fā)壓力對(duì)質(zhì)量流量影響最大，蒸發(fā)器出口過(guò)熱度影響次之，壓縮比影響最?。蝗齻€(gè)變量中，蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)器出口過(guò)熱度與質(zhì)量流量為正相關(guān)，壓縮比與質(zhì)量流量為負(fù)相關(guān)。