R32制冷系统降低排气温度的方法研究

　　随着工业的发展与制冷技术的不断进步，人们关注制冷产品高能效低成本的同时，对环境友好性的要求越来越高。特别是《蒙特利尔协议》中关于加速淘汰HCFCs的规定，尽快寻找合适的R22替代制冷剂，在ODP为零的前提下，尽量降低GWP值，是势在必行的工作。

　　R32作为R410A的一个组成部分，早在上世纪九十年代就曾被国内广大学者所关注，西安交通大学、清华大学等高校率先进行了R32的饱和蒸气压^[1]、饱和气体导热系数^[2]、饱和液体粘度^[3]、热力学性质^[4]的研究，为R32作为替代制冷剂的研究提供了重要的基础数据。但是，由于R32存在安全性的隐患，长期以来一直没有被应用于产品。近年来，随着低GWP要求的压力逐渐增大，ASHRAE对R32的安全归类标准从A2级降至A2L级，大量研究机构和厂家又对R32展开了性能验证。从风冷到水冷，从定频到变频，从空调到热泵热水器，展开了大量实验研究和理论分析^[5-7]，结果表明，R32具有较好的应用前景。

　　1 R32的物理特性及循环特性

　　R32作为R410A组分的一种，与R410A相比，具有相近的压力、更好的传热性能和较低的粘度的特性。关于R22、R410A与R32物理特性与循环特性的具体数据详见表1和表2。

　　从循环特性上看，R32与R410A压力接近，R32的容积制冷量提高10.87%，容积压缩功增加7.97%，整体能效提升2.69%，但同时，排气温度提高21.97℃，从现有的实验研究结果看，实际系统运行数据^[5-7]与理论分析接近。理论与实际测试结果证明，R32具有较好的传热性能和较高的能效，而能否解决排气温度高的问题，成为R32在实际应用中广泛推广的一个技术壁垒。大金公司首先提出通过控制压缩机吸气干度的方式，以解决排气温度过高的问题。测试证明，在一定的温度范围内，适当降低吸气干度，可以起到降低排气温度的作用，同时通过了压缩机可靠性测试。但是，从压缩机安全性考虑，这种降低吸气干度的方法对于压缩机来说存在一定风险。基于此考虑，这里从理论和实验两方面分析补气的方法在降低R32系统排气温度方面的效果。

　　2 R32系统降低排气温度的实验设计

　　2.1 实验系统设计

　　为了验证R32替代R410A的系统运行特性，同时考察补气对R32系统循环性能及排气温度的影响，设计了一组实验，在焓差实验室利用5HP空调器进行测试。图1是焓差实验装置图，图2与图3分别是测试的制冷系统原理图及压焓图。

　　补气形式的压缩机最初是针对低环境温度，大压比的工况而开发设计的。图2所示测试系统中，当关闭经济器前端的截止阀时，系统为普通制冷循环;当经济器前端截止阀通电开启时，系统为补气系统。从冷凝器B出来的液体制冷剂一部分节流后对系统内主路循环制冷剂进行过冷，然后喷入压缩机中间腔对涡旋盘进行冷却。图3中0-2'-3-5'是普通制冷循环，0-6-1-2-4-5-0是补气增焓循环。