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风冷冷热水机组的制冷剂充注量试验研究 何如 余晓明 李廷永 王文斌 摘要：通过风冷冷热水机组实验测试，研究风冷冷热水机组储液器及充注量匹配对测试机组 系统性能的影响，提出了机组性能改进措施及方法。 关键词：最佳充注量 储液器 实验研究 0 0 00 前言 风冷冷热水机组的水侧换热器大多选用板式换热器，其具有结构紧凑、体积小、传热系数高 等特点。但当机组处于热泵运行时（板式换热器作冷凝器），由于其内容积很小，制冷剂蒸 气在其中冷凝后必须及时排出，否则冷凝液会淹没一部分换热面，使换热量减少，影响机组 的运行稳定性和性能。所以在使用板式换热器时大都需要配置储液器，用来平衡机组由于工 况变化或进行能量调整时相应产生的制冷剂变化量，起到质量流量平衡器的作用。本文主要 研究储液器“逆向法”配置，通过理论计算和试验研究来探讨采用该方法的储液器配置问题 及制冷剂充注量对系统性能的影响。 1 1 11 储液器的配置 作者收集了国内外同类机型所采用的各种解决方案，从储液器在制冷和制热运行工况时所处 的压力状态来分主要有两种类型，一种是压力恒定的高压储液器，通过采用传统的“四个单 向阀法”来实现。另一种是压力交替变化的，在制冷时是低压储液器，在制热时又变成高压 储液器，主要有“冷热法”（图1）和“逆向法”（图2）两种实现方法。采用四个单向阀后， 可以确保在制冷和制热两种工况时，冷凝液体始终从同一方向进出储液器，然后进膨胀阀节 流。这种方法在膨胀阀尚不能实现双向流通的时代，对机组的稳定运行起到了很大的作用。 如今随着双向膨胀阀技术的成熟与推广，“冷热法”和“逆向法”得到了愈来愈多的应用。这两 种方法的不同之处在于，前者的储液器是波动型的，用于储存工况变化时的那部分制冷剂变 化量，结构为只有单管进出罐体，同时引入四通阀至风冷换热器之间的管路，通过其冷、热 变化来保证罐内制冷时不储存制冷剂而储存制热时多余的那部分制冷剂，故称之为“冷热 法”。后者的储液器则是通过型的，结构为双管进出罐体，只是制冷和制热时制冷剂的流向 相反，故称之为“逆向法”。 图1 冷热法方案示意图 图2 逆向法方案示意图 2 2 22 实验装置与测试 测试机组工况环境通过焓差法实验台外室（配有工况机、电加热器和加湿器）来模拟。在所 设计的试验装置中，制冷量（制热量）是通过对水侧换热器进、出口水温的测量以及室外冷 却水系统水流量的测量，然后将三者的测量值作计算得到的（进出水焓差乘冷却水流量）。 系统中水侧换热器的进、出口都设置了温度传感器，进水管路上设置了涡轮流量计，这些测 点的布置为分析系统的热力性能提供具体的实测值。通过冷却水系统中冷却塔和电加热器调 节带走测试机组负荷。按照“逆向法”配置的储液器主要用于储存热泵系统由制冷工况转换为 制热运行以后所多出的那部分制冷剂，因而在试验时首先测出系统不配置储液器时，制冷和 制热运行各自的制冷剂最佳充注量，然后根据这一差值进行储液器的选用和调整，满足系统 的性能和可靠性的要求。 3 3 33 制冷剂充注量的估算 制冷剂在制冷循环中所起的作用是不言而喻的，对制冷剂的研究工作也是大量的，但主要是 针对其本身的热力特性和物理化学性质，而对其在系统中应用的一些问题，如对怎样精确计 算制冷剂充注量及充注量的变化与系统其他特性之间的定量关系，则相对研究较少。目前 制冷剂的充注量主要有，空泡系数法和内容积估算法两种。工程上常用后者，即采用充注量 占系统各设备内容积百分比的方法来估算总的制冷剂充注量。M08H系统内容积计算结果如 表1和表2所示。 表1 制冷装置制冷剂充注量 设备名称 充注量占设备容积（%） 设备名称 充注量占设备容积（%） 冷凝器 15 干式蒸发器 40 储液器 70 湿式蒸发器 80 中间冷却器 30 冷凝管 50 气液分离器 30 液体分管 100 低压循环桶 30 油分离器