空调优化

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1.工程热力学与传热学在EER上的矛盾
1.换热量的计算：
Q = k • F • ΔT
（1）ΔT是空气与制冷剂之间的传热温差； （2）空调器测试标准规定了室内、外换热器空气进口干、湿球温度； （3）降低冷凝温度,会降低冷凝器的ΔT，减小冷凝器排热量； （4）提高蒸发温度，会降低冷凝器的ΔT,减小蒸发器制冷量；
要保证冷凝器排热量和蒸发器制冷量，冷凝温度不能 太低！！蒸发温度不能太高！！
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1.工程热力学与传热学在EER上的矛盾
基于工程热力学与传热学的矛盾，产生如下结论： （1）制冷系统存在最佳冷凝温度和最佳蒸发温度。过低 或过高，都会减小EER。 （2）当冷凝温度过低的缺点：冷凝器传热温差小，换热 量小；膨胀阀两端的压差小，制冷剂流量小；过冷 度小，单位质量制冷量小。 （3）当蒸发温度过高的缺点：蒸发器传热温差小，换热 量小；膨胀阀两端的压差小，制冷剂流量小；过热 度小。
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-2
0
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管编号
管编号
图8 冷凝器时每根管的对数平均温差对比
图9 冷凝器时每根管的总传热系数对比
（1）冷凝器的传热系数变化幅度大，“两头小，中间大”！ （2）传热温差和传热系数巧妙布置，使换热量最大！
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9.热泵空调翅片管式换热器关键技术
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2.最佳冷凝温度的影响因素
（1）压缩机：排气量，功率； （2）蒸发器：蒸发温度，空气流量； （3）冷凝器：空气流量、换热面积、流路布置、翅片类 型、支路数； （4）制冷剂充灌量； (5) 节流阀开度
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3.最佳蒸发温度的影响因素
（1）压缩机：排气量，功率； （2）冷凝器：蒸发温度，空气流量； （3）蒸发器：空气流量、换热面积、流路布置、翅片类 型、支路数； （4）制冷剂充灌量；
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4.定速压缩机EER与空调器EER的关系
选择大、小压缩机的优缺点对比：
（1）大压缩机的优点：排气量大，制冷剂流量大，制冷量和制热量 易达到要求。 缺点：蒸发温度较低，排气压力较高，高EER难实现；定速电 机的功率较大且难降低，若想达到较大的EER，需要增大室内风 量或换热器面积实现更大的制冷量。 （2）小压缩机的优点：定速电机的功率较小，增大充灌量或者剪短 毛细管抬高蒸发温度，可实现高EER；蒸发温度较高，冷凝温度 较低，高EER易实现。 缺点：排气量小，制冷量和制热量较小。
5.6
35
5.4
30
5.2
Q/kW
25
P/kPa
5.0 4.8 4.6 4.4
蒸发器 冷凝器
20 15 10 5 Parallel
蒸发器 冷凝器
Parallel
Counter
NU-shape
Counter
NU-shape
流路布置
图2 蒸发器和冷凝器的换热量随流路布置的变化
流路布置
图3蒸发器和冷凝器的压降随流路布置的变化
（1）按照蒸发器换热量从小到大排列为：Parallel、Counter 、NU-shape， 最大值比最小值多4.9%；-------制冷评价 （2）按照冷凝器换热量从小到大排列为： Counter、NU-shape、 Parallel，最大值比最小值多7.4%；-------制热评价 （3）按照冷凝器与蒸发器换热量之和从小到达排列为：Counter、Parallel、 NU-shape，最大值比最小值多3.25%； -------制冷和制热综合评价
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1.工程热力学与传热学在EER上的矛盾
1.理想逆卡诺能效比：
TL EERc = TH − TL
（1）增大EER，提高蒸发温度，降低冷凝温度 （2）局限性：未考虑蒸发器和冷凝的传热温差、压降等势差效 应；未考虑摩擦损失等耗散效应；
蒸发温度提高是否存在上限？冷凝温度 降低是否存在下限？
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55 50 45
-1
32 30 28
kheating/W·m ·℃
△Theating/℃
40 35 30 25 20 15 10 5 0 2 4 6
Parallel Counter NU-shape
26 24 22 20 18 16 14 12
Parallel Counter NU-shape
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谢谢！ 请批评指正！
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定速和变频空调器高EER匹配和 优化思路探讨 黄东
博士/副教授
西安交通大学制冷与低温工程系
2008年06月
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内容简介
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 工程热力学与传热学在EER上的矛盾 最佳冷凝温度的影响因素 最佳蒸发温度的影响因素 定速压缩机EER与空调器EER的关系 定速空调器高EER与高制热量的矛盾 变频压缩机EER与空调器EER的关系 定速空调器高EER匹配思路探讨 变频空调器高EER匹配思路探讨 热泵空调翅片管式换热器关键技术
（3）气体制冷剂分配
（3）两相制冷剂分配
（2）风速非均 匀分布的影响
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（1）流路布置的影响
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9.热泵空调翅片管式换热器关键技术
( a ) P a r a lle l
(b )C o u n te r
(c )N U -s h a p e
图 1
换 热 器 流 路 布 置 图
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9.热泵空调翅片管式换热器关键技术
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4.定速压缩机EER与空调器EER的关系
定速压缩机与空调器EER的关联： （1）压缩机的EER较大，有利于提高空调器的EER。 （2）蒸发温度、吸气压力对应的饱和温度是影响空调器 EER的最主要因素。 （3）对于定速压缩机，蒸发温度升高，制冷量增长速度 大于功率的增长速度，EER会增大。 （4）因定速电机功率比较恒定，且偏移设计点会造成效 率下降，设计点都会造成定速电机效率下降，建议选择 小压缩机（压缩机名义制冷量约为空调器名义制冷量的 90~105%）。 （5）选择小压缩机，有利于提高蒸发温度和EER.
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9.热泵空调翅片管式换热器关键技术
（1）流路布置：流路排布、支路数、支路的汇合与分歧、各支路面积比例 （2）风速非均匀分布：风速分布的形状、方向、非均匀率及影响因素 （3）气态、气液两相制冷剂分配：集气管、分液器以及分液毛细管 （4）翅片类型选择：基于干、湿、结霜等工况及组合优选翅片类型 （4）基于工况组合优选翅片类型
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4.定速压缩机EER与空调器EER的关系
定速压缩机EER与空调器EER的差别： （1）压缩机EER名义工况为：冷凝温度54.4℃，蒸发温 度7.2℃，回气温度35℃，过冷温度46.1℃。 （2）压缩机名义工况的蒸发温度指吸气压力对应的饱和 温度。 （3）标准制冷工况下，空调器的冷凝温度比压缩机名义 工况要低；回气温度也要低；过冷温度也要低。以上因 素有利于EER的提高。 （4）3米吸气连接管的压降超过0.1MPa，因此空调器的 蒸发温度比压缩机吸气压力对应的饱和温度要高。