[20100713]CO_2空气源热泵实验方案设计

1、20100713co_2空气源热泵实验方案设计20100713co_2空气源热泵实验方案设计 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（20100713co_2空气源热泵实验方案设计）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为20100713co_2空气源热泵实验方案设计的全部内容。co2空气源热泵实验方案1实验

2、说明针对能够用仪表及设备进行测量和调节的参数因子进行分类：a、自变量（1）空气侧：室外空气干球温度ta、湿球温度taw，风速v（送风量ga)；（2)水侧:进口温度twi、出口温度two，水流量gw;(3）制冷剂侧制冷剂充注量、压缩机频率； b、因变量（1）四部件进出口温度:制冷剂在压缩机进出口处温度(吸排气温度ts、td）；制冷剂在气冷器进出口处温度（冷凝温度tc）；制冷剂在蒸发器进出口处温度（蒸发温度te）;制冷剂在电子膨胀阀前后处温度t5、t6；(2)辅助部件进出口温度:制冷剂在安全阀出口处温度t2；制冷剂在气液分离器进出口处温度t9、t10;（3)压缩机进出口压力:制冷剂在压缩机进口处低

3、压压力ps（吸气压力);制冷剂在压缩机出口处高压压力pd(排气压力）；（4)压缩机消耗功率：压缩机做功所耗功率p；表1：控制变量方法项目自变量控制部件备注（显示变化）蒸发器侧空气干球温度调节焓差实验室控制箱中室外侧参数焓差实验室控制箱中直接显示干湿球温度湿球温度风速调节风机上的调压器根据改变电压来改变风机转速冷凝器侧水进口水温调节恒温水箱控制柜中进水侧参数恒温水箱控制柜显示进水温度出口水温气冷器换热管长温度采集水流量调节进水阀门开度手动调节，电磁流量计显示水流量改变大小制冷剂蒸发温度调节膨胀阀开度;调节变频器，改变压压缩机频率温度采集仪/压力表采集相关数据冷凝温度吸气温度/压力排气温度/压力2

4、实验步骤2。1调试实验台（1)检查系统管道接口处气密性：实验台搭建完成后,对系统高压段（压缩机出口至膨胀阀入口处）进行试压，要求压力为20mpa，从“充co2位置接口处慢慢充入氮气，观察高压压力表，使压力数值达到20。0mpa，然后在系统各阀门接口处、焊接处和设备与管道的连接处抹上肥皂液，仔细观察有无泄漏.（泄漏较大的地方会有微小气流的声音,并出现大的肥皂泡，泄漏小的地方则会间断出现小气泡。）发现渗漏的地方立即做出标记并及时修复，然后再去检查其它接口处.检漏工作须仔细进行,并反复检查35次。检漏工作完毕后，重新冲充入氮气至合适压力,并保持2448h.若压力不降低，则检漏工作完成。如果压力有降低

5、，必须再进行检漏。（2）系统抽真空：检漏和保压完成后，要为系统充入制冷剂.首先使用真空泵抽真空确保系统中不存在不凝性气体和水分.将系统压力抽至负压值,抽真空的时间为3060min，确保系统真空。(3）冲注制冷剂：系统抽真空达到要求后,给系统冲入设定的充注量。(4）布置测点,进行保温处理。2。2进行标准工况实验 根据gb2313720081和日本jra4050-20012,设计标准工况为：蒸发温度te=7,气冷器出口温度tgco=33，热水进水温度为17，出水温度为65，过热度为10.(1）调节焓差实验室模拟室外侧的空气状态为：干球温度ta=16,湿球温度taw=12；（2）调节恒温水箱进水水温

6、为twi=17；（3）启动热源侧水泵按钮，启动风机：（4）启动数据采集系统，使热源侧水温加热至17左右后，启动压缩机.调节进水阀门开度、风机处调压器以及节流阀开度，使蒸发温度出水水温达到65左右。工况稳定运行1015min后,记录此时水质量流量gw、风机调压器压力值、压缩机功率值以及各温度和压力测点数据。（利用控制变量法进行其它性能研究实验时，只需改变这其中某一变量参数，其它参数不变.）（5）然后根据表2上每组工况数据调节节流阀，进行其余特殊工况实验。表2：gb23137-20081特殊工况特殊工况（）提供空气状态热水侧干球温度湿球温度提供进水温度测量出水温度名义加热工况161。0120.51

7、71。0652.0夏季加热工况251。0210.5241.0652.0冬季高温加热条件71.06。591。0652.0除霜工况21。010。552.0能否运行过载工况431.0260.5292。0能否运行2.3利用控制变量法进行性能研究实验a、空气侧(1）改变空气干球温度根据gb2313720081可知,热水器使用气候环境最高/低温度为43/0，结合文献3，同时考虑尤其冬季需要制取热水问题，可选取空气干球温度范围为543。分为5、0、7、12、16（标况）、20、25、30、37、43十组数据进行实验比较研究。（2）改变空气湿球温度：根据文献3，选取相对湿度为42、50%、55%三组数据进行实

8、验比较,结合空气干球温度近似可得空气湿球温度,如表3所示.表3：每组干球温度所对应的湿球温度变化(）干球温度425055%576.5-603-2.5-2733.541277。581610111220131415251718193021。522.523。53525。526。527.543333435（3)改变风速即改变送风量：计算标况时送风量ga= copw1/c1/t=38001/10001/（167）=0。267kg/s=743m3/h，近似为750 m3/h。根据文献4，可以选取送风量为500 m3/h、750 m3/h、1000 m3/h三组数据进行比较实验。b、水侧(1）改变进水水温根

9、据中国全年自来水水温范围为420以及文献4，可以选取进水水温范围为035，分0、5、10、17（标况）、20、25、30、35八组数据进行实验比较。(2）改变出水水温根据gb2313720081和日本jra4050-20012标准,选取热水出水温度为55和65两种。（3）改变水流量计算标况时水流量gw=copw1/c1/t=38001/42001/（65-17）=11。9g/s，近似为0。012kg/s。根据文献4，选取水流量为0.010kg/s、0。012kg/s、0.014kg/s三组数据进行实验比较研究。c、制冷剂侧（1）改变蒸发温度根据环境温度的变化，以及参考文献5，可以选取蒸发温度范

10、围为020.分0、7（标况）、10、15、20五组数据进行实验比较研究。（2）改变气冷器出口温度根据文献6,可以选取气冷器出口温度范围为3345，分33（标况）、36、39、42、45五组数据进行实验比较。(3)改变过热度根据文献3,6，针对过热度对最优压力的影响，可选取过热度为0、5、10(标况）三组情况进行实验比较研究。（4）改变制冷剂充注量计算vr=vq+ve+vgl=3。14（0。008/2）2(l气冷器+2。5）+3。14（0.00952/2)2l蒸发器+3.4)=?l=?kg，根据文献7,可选取制冷剂充注量为、五组数据进行实验比较。（5）改变压缩机频率本实验用co2压缩机的频率变化

11、范围为2060hz。根据文献8，可选择分六组20hz、30hz、40hz、50hz、60hz实验比较。3处理实验数据分析 3.1数据处理(1）将各测量数据统一单位，统一精度，多次测量的参数进行算术平均计算；（2）计算每组实验的制热量q、制冷剂流量gr、制热系数h、压缩比（pd/ps）等；3.2制图(1）不同环境温度对性能系数h、制热量q、压缩机功率p、吸气温度ts、排气温度td、水出口温度tw（进水水温保持17时）等参数变化的影响趋势.（2）不同空气流量对系统的影响；（3)进水水温对系统的影响；（4)不同水流量对制热时间的影响及系统的影响；（5）气冷器长度进换热快慢的影响，对系统的影响；（6）

12、蒸发温度、过热度、气冷器出口温度各自对系统的影响；(7)不同的制冷剂充注量对系统的性能影响；(8）不同压缩机频率对系统的性能影响等.参考文献1 gb23137-2008,家用和类似用途热泵热水器s.2周子成。二氧化碳热泵热水器j.制冷与空调，2005，5（4）,918。3王伯春，宣益民。二氧化碳制冷系统动态仿真和研究d。南京：南京理工大学，2003. 4时红臣,张后雷.跨临界二氧化碳热泵热水器系统仿真与水回路实验研究d。南京：南京理工大学，2006.5 gb21362-2008，商业或工业用及类似用途的热泵热水机s。6杨俊兰，马一太。co2跨临界循环系统及换热理论分析与实验研究d。天津：天津大

13、学，2005。7shigeru koyama ，dongxu jin,jun xue，etc。 experimental study on the performance of a co2/dme systemj. international congress of refrigeration, 2007， beijing.8fang wang， xiaowei fan， zhiwei lian，etc。 experimental study on operation characteristics of r410a heat pump water heater at high frequen

14、cyj.proceedings of the inaugural useuchina thermophysics conference uectcre 09 may 28-30，2009 beijing， china.附录：表1：测量数据的仪器设备相关参数项目名称仪器铭牌功能用途量程精度温度各布置测点温度铜康铜型（t型）热电偶测温度-2003000。1压力高压侧压力山西阳泉中航牌精密压力表测压缩机出口co2压力0-16mpa0.1mpa低压侧压力山西阳泉中航牌精密压力表测压缩机进口co2压力0-10mpa0.05mpa流量17供水上海肯特ktlde智能电磁流量计测恒温水箱出水流量012m3/h

15、0.5%电磁流量计测进入co2系统套管气冷器的进水流量蒸发器侧风速或风量调压器测蒸发器侧风机转速频率压缩机频率变频压缩机测压缩机频率2060hz功率压缩机功率？功率计测压缩机消耗功率表2：系统设备参数项目分类管段管外径（mm)管内径（mm)管段长度（m)类型制冷剂铜管高压侧压缩机气冷器8.001.9光管气冷器膨胀阀8。000.6光管过滤器低压侧膨胀阀蒸发器9。520.2光管蒸发器气液分离器9.521。2光管气液分离器-压缩机9。522。0光管项目分类相关参数套管气冷器内侧（co2)内管内径iid=，外径iod=，管长l=外侧（水）外管内径oid=,外径ood=,管长l=空气源蒸发器蒸发器进口出

16、口管段:铜管id=，od=，l=；空气进风横截面积s=0.50。43=0.215m2压缩机型号：二级滚动转子式变频压缩机膨胀阀型号：气液分离器容积v=表3:每次实验操作流程项目流程开机1、开启恒温水箱设备电源，开启焓差实验室中室外侧系统电源；2、保证水进入气冷器处的阀门开启最大，打开系统进水阀门;3、开启风机,让室外侧的空气流过蒸发器;4、打开电脑excel,开启数据采集仪,开启24v直流电源（调节电子膨胀阀开度最大）;5、启动压缩机电源；6、调节数据采集excel设置，开始采集数据；7、根据自变量，调节相应的设备，进行采集数据(系统稳定30min后）；注：更换实验工况之间时，确保已保存有用的采集数据!关机1、停止excel数据采集；2、关闭压缩机电源；3、关闭恒温水箱电源，关闭焓差实验室室内侧电源;4、关闭数据采集仪