一种用于制冷系统稳定运行时制冷剂分布测试的新方法

　　制冷剂在系统中的合理分布是制冷系统优化设计和优化控制的核心问题。研究制冷剂在制冷系统中的分布和迁移特性对于改善系统性能、提供优化控制策略都起到非常重要的作用。目前对空调器中制冷剂分布特性的研究主要包括2个方面:一是空调器各部件中制冷剂质量测量方法的研究;二是系统开、停机动态特性和稳定运行时的制冷剂分布特性。

　　1 空调各部分制冷剂质量测量方法的研究现状

　　由于在制冷系统制冷剂分布的实验研究过程中,需要在多个工况下测量系统各部件中的制冷剂分布,因此能够找到一种方便省时又经济环保的方法尤为重要。目前国内外关于测量制冷剂分布的方法总结起来可分为3种:一种是液氮法,一种是在线称量法,还有一种是在液氮法基础上改进的准在线测试法。

　　液氮法[1]是利用液氮的低温将部件中的制冷剂抽到测量容器中然后进行称量,从而得到制冷剂质量的方法。液氮法是目前为止能够测量各部件制冷剂质量分布的最准确的方法。但是液氮法对回收制冷剂的采样容器和其浸入的液氮罐的设计要求比较高,对其耐温性、密闭性及容器质量均有限制。另外,由于测量后须将采样容器的制冷剂放掉,重新变换工况或继续测试时还要对系统抽真空,因此整个过程对环境产生破坏并且耗时较长。

　　在线称量法[2]相对来说比较快速和简便。它是将测量部件放在电子天平上,在测试过程中直接读取各部件制冷剂质量的方法。但是由于气液分离器、贮液器等部件内的制冷剂有时会很少,相比部件本身,制冷剂的质量小得多,因此测量误差较大。并且部件中制冷剂的流动会影响瞬时测量值,这也会使测试结果产生误差。另外,从实现这种方法本身来说,由于系统是连在一起的,布置测量装置时,无法做到完全针对被测装置本身进行测量,多少都会受到相邻元件的质量的影响,因此测试结果不准确。

　　在线液氮称量法[3]是在液氮法基础上回收制冷剂测试后,将回收容器放入沸水,再将制冷剂充入系统测试容器,解决了制冷剂浪费和环境污染问题,该方法精度不如液氮法,但是耗时较长(与液氮法相同)。

　　2 空调系统制冷剂动态及稳态分布特性的研究现状

　　国内外对制冷空调系统制冷剂分布的研究主要包括开停机动态过程和稳态运行2个方面。动态特性主要围绕系统开、停机过程采用实验方法或建立数学模型展开,国内外已经有很多学者早在上世纪80年代末90年代初就对此展开了大量研究。造成制冷剂动态迁移的主要原因是:关机后由于室内外机压力平衡造成的制冷剂在系统中的流动,和由此造成的开机后制冷剂重新分配,这一迁移特性造成制冷系统开停机过程中能量损失,并直接影响系统的季节能效。谢旭明等[4]详细给出了开停机过程中制冷剂的迁移特性。