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空气能热泵仿真约束条件

空气能热泵仿真约束条件

R290作为R22的替代制冷剂,近年来不少研究人员对其环境友好性、安全性、热工性等方面进行研究,分析其换热性能。风冷翅片管式换热器是空气源热泵的重要部件,通过仿真模拟换热器的换热情况有助于制冷系统的优化、节能、降低运行成本等余彬对不同流路不同制冷剂下换热器性能进行仿真分析,比较了不同制冷剂流量与过冷度对冷凝器换热性能的影响;黄东等23仿真分析了翅片管式换热器换热性能随风速分布、支路数等的变化情况;岳婷等4对翅片管式蒸发器进行仿真与性能研究,比较了不同换热器结构对换热性能的影响。综合上述研究内容可以看出,现阶段对翅片管式换热器的分析研究主要侧重在换热器结构、风速分布等对换热器性能的影响,很少对R290翅片管式蒸发器进行详尽的换热性能分析。笔者将通过改变制冷剂质量流量和风量,利用软件 EVAP-COND对空气源热泵蒸发器的换热量、压力降、干度等进行仿真模拟,为空气源热泵的优化设计提供依据。

1.仿真约束条件

1.1运行约束条件

仿真所用软件 EVAP-COND为美国NIST的Domanski设计的软件, EVAP-COND采用逐管计算方案,即把每根铜管作为独立的计算单元,需要单独输入制冷剂和空气的状态、流量数据。按照管路布置与制冷剂的流动顺序,前一根管的制冷剂出口参数是后一根管的入口参数。

笔者以某空气源热泵翅片管式换热器(结构参数如表1所示)为基础,为研究制冷剂质量流量和风量对换热性能的影响,以制冷剂进口状态作为模拟运行的条件,空气的进口状态采用GB/T7725—2004《房间空气调节器》中标准制冷工况数据,仿真条件如表2所示。

1.2流路布置

翅片管式换热器(蒸发器)为三排管管路,针对制冷剂R290,分别对变制冷剂质量流量和变风量条件进行仿真模拟,制冷剂与空气均为逆交叉换热,流路布置见图1。对各支路进行编号1~6(图中箭头方向为制冷剂流向),忽略各支路之间压力降换热量等之间的差异,选取支路3为主要分析对象按制冷剂流向对支路3进行管段编号(1~6)。

1.3换热量与传热系数

1)制冷剂与空气为逆交叉换热,蒸发器换热

量计算如下

Q=KF△T

式中:Q为蒸发器换热量(W);K为传热系数(W/(m2·℃));F为换热面积(m2);△T为对数平均温差,△T=2-42,△和△分别为空气进口温度与蒸发温度之差、空气出口温度与蒸发温度之差(℃)。

2)传热系数K为

式中:h1和h2分别为制冷剂侧和空气侧换热系数