新型hfos工質(zhì)r513a在螺桿冷水機(jī)組上的實(shí)驗(yàn)研究

新型hfos工質(zhì)r513a在螺桿冷水機(jī)組上的實(shí)驗(yàn)研究

作為一種廣泛使用的添加劑，其二氧化硫消耗潛力（odp）為0，但其文室效應(yīng)潛值（gwp）較大，長(zhǎng)，導(dǎo)致全球氣候變化。目前業(yè)界普遍認(rèn)為替換R134a的HFOs制冷劑有R1234yf、R1234ze、R513A和R515A等1其他壓力波動(dòng)R513A作為商用空調(diào)中R134a的直接替代方案，其組份為R134a和R1234yf的混合物，占比分別為44%和56%;R513A的ODP為0,GWP值為573，比R134a減少56%，因此其應(yīng)用領(lǐng)域與R134a相同，但能夠大幅降低COR513A與R134a兩者在相同溫度下的對(duì)應(yīng)飽和壓力差值非常接近(圖1)。在飽和溫度-25～65℃之間，R513A對(duì)比R134a壓力變化在0.15～0.6bar之間，并且溫度越低時(shí)，兩者的壓力差值越小。R1234ze屬于四氟乙烯(CF2數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)R513A/R1234ze通過(guò)試驗(yàn)方法進(jìn)行性能研究，試驗(yàn)系統(tǒng)由水系統(tǒng)、制冷循環(huán)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，其中水系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由某生產(chǎn)廠商水冷冷水機(jī)組性能試驗(yàn)臺(tái)提供，該試驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)美國(guó)AHRI認(rèn)證和國(guó)家壓縮機(jī)制冷設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心認(rèn)證，可控制冷凍水溫度范圍2～15℃，冷卻水溫度范圍14～45℃，精度±0.3℃，具有高精度的數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)。試驗(yàn)所用冷水機(jī)組如圖2所示。其制冷系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖如圖3所示，該制冷系統(tǒng)主要由兩臺(tái)壓縮機(jī)、油分離器、蒸發(fā)器、冷凝器、電子膨脹閥、熱力膨脹閥、板式換熱器、連接管路以及控制閥件組成。測(cè)試按照GB/T18430.1—2007《蒸汽壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機(jī)組第1部分:工業(yè)或商業(yè)用及類(lèi)似用途的冷水(熱泵)機(jī)組》中的測(cè)試要求試驗(yàn)測(cè)試3試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1對(duì)機(jī)組的影響以R134a為基準(zhǔn)，R1234ze、R513A性能對(duì)比結(jié)果如下表2所示，R513A測(cè)試結(jié)果與R134a比較接近，充注量減少了3%，冷量降低了0.1%，功率上升了3%,COP下降了3%，吸排氣管路壓降比R134a稍高，但不影響機(jī)組的運(yùn)行范圍，替代R134a對(duì)機(jī)組的響應(yīng)最小。R1234ze充注量減少了6%，冷量下降了23%，但由于功率下降了近27%，總體COP上升了4%，吸排氣管路壓降比R134a稍高，與R513A接近，直接替代R134a對(duì)機(jī)組冷量影響較大。3.2度的關(guān)系研究在蒸發(fā)器進(jìn)水量一定，蒸發(fā)溫度穩(wěn)定時(shí)，3種制冷劑制冷量與冷卻進(jìn)水溫度的關(guān)系。蒸發(fā)溫度取5℃、10℃和15℃3種工況，由試驗(yàn)結(jié)果圖4～圖6可得蒸發(fā)溫度相對(duì)穩(wěn)定下，隨著冷卻水溫度上升，機(jī)組冷量下降，相同工況下，R134a冷量最高，R1234ze冷量稍低，R513A冷量下降較多。3.3不同蒸發(fā)溫度時(shí)功率與冷卻進(jìn)水溫度的關(guān)系研究在蒸發(fā)器進(jìn)水量一定，3種制冷劑功率與冷卻進(jìn)水溫度的關(guān)系。蒸發(fā)溫度取5℃、10℃和15℃3種工況。圖7～圖9顯示了不同蒸發(fā)溫度時(shí)，功率與冷卻進(jìn)水溫度的關(guān)系?？傻谜舭l(fā)溫度相對(duì)穩(wěn)定下，隨著冷凝溫度上升，機(jī)組功率上升，相同工況下，R513A功率最高，R134a稍低，R1234ze功率最低。3.4機(jī)組能效對(duì)比蒸發(fā)溫度相對(duì)穩(wěn)定下，隨著冷凝溫度上升，測(cè)試3種工質(zhì)的COP，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10～12所示，試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)組COP下降，相同工況下，R1234ze能效最高，其次是R134a,R513A相對(duì)較低。3.5溫度的影響試驗(yàn)研究了3種工質(zhì)在不同蒸發(fā)溫度下，冷卻水溫變化對(duì)排氣溫度的影響。如圖13～16所示，蒸發(fā)溫度相對(duì)穩(wěn)定下，隨著冷凝溫度上升，機(jī)組排氣溫度上升，相同工況下，R134a排氣溫度最高，其次是R513A,R1234ze相對(duì)較低。3.6總傳熱系數(shù)k值對(duì)于蒸發(fā)器側(cè)，試驗(yàn)在兩器水溫恒定、制冷劑側(cè)恒定流量前提下，改變蒸發(fā)器側(cè)水流速，研究蒸發(fā)器的總換熱系數(shù)K值。試驗(yàn)結(jié)果如圖15所示，R134a的總傳熱系數(shù)最高，其次是R513A,R1234ze相對(duì)較低。對(duì)于冷凝器側(cè)，試驗(yàn)在兩器水溫恒定、制冷劑側(cè)恒定流量前提下，改變冷凝器側(cè)水流速，研究冷凝器的總換熱系數(shù)K值，試驗(yàn)結(jié)果如圖16所示，R1234ze最高，其次是R134a,R513A相對(duì)較低。3.7不同冷凍水出水溫度下蒸發(fā)器k值變化對(duì)于冷凝器側(cè)，試驗(yàn)研究當(dāng)冷凝器進(jìn)水溫度一定時(shí)，冷凝器K值隨不同冷凍水出水溫度的變化，試驗(yàn)結(jié)果如圖18所示，隨著冷凍水出水溫度升高，制冷劑側(cè)流量加大，冷凝器的總換熱系數(shù)K值上升，R1234ze最高，R513A,R134a的K值相近，相對(duì)較低。對(duì)于蒸發(fā)器側(cè)，試驗(yàn)研究當(dāng)冷凝器進(jìn)水溫度一定時(shí)，蒸發(fā)器K值隨不同冷凍水出水溫度的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖19所示，隨著冷凍出水溫度升高，制冷劑側(cè)流量加大，蒸發(fā)器的總換熱系數(shù)K值R134a和R513A上升，R1234ze下降;R134a的K值最高。3.8排氣路壓降值試驗(yàn)過(guò)成中，還測(cè)試了GB標(biāo)準(zhǔn)工況下的4個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，排氣管路壓降如圖20所示，R513A的排氣管路壓降相對(duì)較高，R1234ze和R134a接近，滿負(fù)荷下R134a最低。另外在GB標(biāo)準(zhǔn)工況下的4個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，測(cè)量吸氣管路壓降，如圖21所示，R513A相對(duì)較高，其次是R134a,R1234ze最低。4將占機(jī)組冷量的有關(guān)加壓n3as1334ze1)R513A測(cè)試結(jié)果與R134a比較接近，充注量減少了3%，冷量降低了0.1%，功率上升了3%,COP下降了3%，吸排氣管路壓降比R134a稍高，但不影響機(jī)組的運(yùn)行范圍，替代R134a對(duì)機(jī)組的響應(yīng)最小。2)R1234ze充注量減少了6%，冷量下降了23%，但由于功率下降了近27%，總體COP上升了4%，吸排氣管路壓降比R134a稍高，與R513A接近，直接替代R134a對(duì)機(jī)組冷量影響較大。3)蒸發(fā)器側(cè)，R513A的K值隨水側(cè)和制冷劑側(cè)流量增大而上升，R1234zeK值最小，并且隨制冷側(cè)流量增加而減小，這個(gè)現(xiàn)象需要進(jìn)一步驗(yàn)證。冷凝器側(cè)，R1234ze的K值最高，隨水