活塞式半封闭制冷压缩机替代制冷剂的研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 专家撰文　活塞式半封闭制冷压缩机替代制冷剂的研究　张华俊　，　陈小康　，　秦海杰　，　杜希刚　，　文野　（１．西安交通大学能动学院制冷教研室，陕西西安７１００４８；２．大连三洋压缩机有限公司，辽宁大连１１６６００；　３．西安冰欣冷气工程有限公司，陕西西安７１　００００）　●●－‘‘‘－－●‘‘‘‘－－－－‘‘－‘‘－‘－－－　－‘‘－‘‘‘－－●‘－－－－－－●●‘－－‘‘－。‘。。’。。。’。。。。。’。。。’’。。。。。●●　摘要：通过对某公司生产的半封闭活塞式制冷压缩机分别应用Ｒ４０４Ａ与Ｒ２２在中、低温　：　工况下的对比实验研究，来分析使用环保型制冷剂Ｒ４０４Ａ替换Ｒ２２的可行性，为实际使用提　：　供数据。　－　■　关键词：Ｒ４０４Ａ；　实验研究；　半封闭活塞式制冷压缩机　●　●●　●－－－－－－－－－－－－－－●●－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－●－－－－－－－－－：　●　中图分类号：ＴＢ６１＋２　文献标识码：Ａ　文章编号：１　００６—８４４９（２００８）０１—０００５—０３　０　引言　根据我国经济持续、健康发展的需要，生态环境的　可持续发展Ｅ１益受到国家的重视，环保问题成为全球　关注的首要问题。尤其是北京申奥成功，提出“绿色奥　运、环保奥运、科技奥运”，及上海世博会的举办，中国　的环境问题得到世界的关注。环保制冷剂的应用研究　也是国民经济发展的当务之急。在制冷压缩机方面，随　着冷藏链的迅速发展以及欧美超市连锁业在中国的大　１　Ｒ４０４Ａ和Ｒ２２物性参数及理论循环对比　１．１环境参数　作为Ｒ２２的环保替　代工质，Ｒ４０４Ａ臭氧消耗　指数ＯＤＰ为零，对大气　臭氧层没有破坏作用。但　势抢滩，冷冻冷藏业对环保型产品的需求也日趋紧迫。　我国目前由于投资成本和施工质量的，环保　制冷剂的产品还没有得到广泛推广，但对环保产品的　需求已经呼声四起。早在１９９９年，上海浦东机场配餐　中心的冷藏工程就是使用了Ｅ１本三洋进口的Ｒ４０４Ａ　压缩机组，２００２年广州新白云机场的配餐中心冷藏工　程也使用了Ｅ１本三洋的Ｒ４０４Ａ制冷剂机组；同时象沃　尔玛（ＷＡＬ—ＭＡＲＴ）、家乐福、乐购（ＨＹ—ＭＡＬＬ）、易初　莲花这样的外资大超市集团在国内的异军突起，也纷　纷要求采用环保机组；还有一些沿海城市，在新建设项　目中也明确要求采用环保型制冷剂。因此，环保制冷剂　全球变暖系数ＧＷＰ值仍然较大，见表１。　１．２　Ｒ２２、Ｒ４０４Ａ基本物性比较　从表２中可以得　：　ｌｌ２一－Ｉ一　数一墼∞一　　㈣．　　（１）Ｒ４０４Ａ的标准沸点比Ｒ２２低，可以实现更低　的蒸发温度；　（２）Ｒ４０４Ａ和Ｒ２２的蒸汽压力数值比较接近；　（３）Ｒ４０４Ａ的饱和液体密度比Ｒ２２小，因此要贮　存等量的制冷剂，容器的体积应该更大（２５ｃｃ时大　１４％），设备中使用Ｒ４０４Ａ时，充装量约小１０％；　（４）在很大的温度范围内，Ｒ４０４Ａ中水的溶解性　军　机型的开发和推广已是当务之急。　本文针对半封闭活塞式制冷压缩机进行制冷剂替　代应用的研究，主要是通过对同一压缩机分别使用　数值远远大于Ｒ２２中的水溶解数值，因此Ｒ４０４Ａ的使　用条件比Ｒ２２严格很多，对水分的要求更苛刻；　（５）Ｒ４０４Ａ液体比热比Ｒ２２高，这通常表示在膨　胀过程中，损失了较多的蒸发焓以冷却通过膨胀阀的　Ｒ２２和Ｒ４０４Ａ在中、低温工况（蒸发温度…５　４０￣Ｃ，冷　凝温度３５～５５ｃｃ）进行性能测试，分析其在中、低温工　液体，所以设备中使用Ｒ４０４Ａ时若对冷凝器中排出的　制冷液体过冷，将达到更好的效果；　（６）Ｒ４０４Ａ液体的导热性比Ｒ２２低２０％，通常表　况下使用Ｒ２２和Ｒ４０４Ａ制冷剂的性能差异，为实际使　用提供数据。　总第１９期　Ｊ１　５　１／２００８，　维普资讯 http://www.cqvip.com 专题研讨　表２　Ｒ２２和Ｒ４０４Ａ的物性参数　（８）在很大的温度范围内，Ｒ４０４Ａ　的表面张力比Ｒ２２低，Ｒ４０４Ａ更有利于　蒸发。　２　化学特性　因Ｒ４０４Ａ中Ｒ１２５、Ｒ１４３ａ、Ｒ１３４ａ　组分的强极性，Ｒ４０４Ａ不能与矿物油和　烷基苯油混溶。但可以与聚酯油（ＰＯＥ）　相混溶，图１表示Ｒ４０４Ａ与聚酯油　（ＰＬＡＮＥＴＥＬＴＡｃＤ３２）的混溶性，可见　Ｒ４０４Ａ在低温时（一６０一＋５０￣Ｃ）有良好的　混溶性，但在高温时（５０℃以上）却有不　溶解的分层现象。同时Ｒ４０４Ａ也可以与　醚类油（ＰＶＥ）互溶。　所以，在原有设备改型为Ｒ４０４Ａ　时，务必注意矿物油或烷基苯油的残留　量。事实上，这些残留物对Ｒ４０４Ａ与聚　脂油混溶性的影响确实很大。　３理论循环性能分析　分别从两个工况对Ｒ２２和Ｒ４０４Ａ　现为在热交换器中热　传导效率有所下降；　（７）在很大的温度　范围内，Ｒ４０４Ａ液体粘　度比Ｒ２２小３０％左右，　因此流动阻力小，从而　表３中温和低温工况下Ｒ２２和Ｒ４０４Ａ循环性能分析　使蒸发器和冷凝器的　出人口温差较Ｒ２２小；　＼　不溶性区域　进行了理论循环分析，循环性能数据分中温和底温两　／、　　种工况，见表３。两种工况条件如下：　（１）中温工况：蒸发温度一１０℃，冷凝温度４５℃，吸　气温度１８．３℃，过冷度０￣Ｃ；　（２）低温工况：蒸发温度一４０℃，冷凝温度４５℃，吸　气温度１８．３℃，过冷度０￣Ｃ。　由图２ａ）可知，温度在－４０～＋４０￣Ｃ范围内，Ｒ４０４Ａ　’　可溶性区域　越　赠　饱和压力值比Ｒ２２高出１５％～２０％。但随着温度上升，　Ｒ４０４Ａ饱和压力值比Ｒ２２上升的比例逐渐增加。这说　明，工作在相同工况（同一蒸发温度ｔ。和冷凝温度ｔ　间）的制冷压缩机，若用Ｒ４０４Ａ作为制冷工质，压缩机　／／，　、、　６　图１　Ｒ４０４Ａ与聚酯油的混溶性曲线　排气压力比Ｒ２２高。但压力比　却比Ｒ２２低。　图２ｂ）所示为两种工质在不同的蒸发温度ｔ　和冷　Ｉ总Ｎ。第．１／２　。０　期０８第　。卷　维普资讯 http://www.cqvip.com

专题研讨　２　１　１　１　１　１　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　８　６　４　２　Ｏ　８　６　４　２　Ｏ　凝温度下Ｒ４０４Ａ的制冷量要大于　Ｒ２２，Ｒ４０４Ａ的输入功率要高于Ｒ２２。　低温工况测试结果见表５。　测试表明：在低温工况下，使用　Ｒ４０４Ａ压缩机的制冷量要比使用　Ｒ２２有大幅度提高，但ＣＯＰ只是在蒸　吸气温度ｔ／　图２两工质的性能比较　蒸发温度如／℃　ｈ）　发温度接近一４０℃时才较Ｒ２２高，同　样可以看出，冷凝温度对Ｒ４０４Ａ的　影响要远大于对Ｒ２２制冷剂的影响。　ａ）饱和压力与温度的关系　ｂ）压力比　凝温度ｔ　下压力比的变化关系。在同一工况下，Ｒ４０４Ａ　的压力比低于Ｒ２２值。压缩机压力比直接影响到压缩　机的容积效率。压力比降低，压缩机效率上升。　由表３可以看出，当保持同样的吸气温度１８．３ｃｃ　时，等熵压缩的理论排气温度随蒸发温度和冷凝温度　变化而变化，Ｒ４０４Ａ与Ｒ２２相比，无论在中温工况还　是低温工况，Ｒ４０４Ａ压力比都比Ｒ２２小，而且Ｒ４０４Ａ　的气体质量热容比也比Ｒ２２小，所以虽然Ｒ４０４Ａ制冷　剂排气压力增大了，但是排气温度却低于Ｒ２２的排气　温度３０％左右，低温工况更加明显。　２　实验结果及分析　为了进行实际数据测试分析，对被测压缩机更换　不同的制冷剂和冷冻油，在同一制冷压缩机性能试验　台上进行了变工况测试。该试验台是依据标准　ＧＢ５７７３／ｒＩ１—２００４容积式制冷剂压缩机性能试验方法进　行构建的。　／℃　ｂ）　被测半封闭活塞式制冷压缩机参数见表４。　在蒸发温度一５℃一２０％，冷凝温度４０．５℃，吸气温　度１８．３￣Ｃ的中温工况下进行试验，结果如图３所示。从　图中可知，Ｒ４０４Ａ的ＣＯＰ要比Ｒ２２的低，在较低的冷　表４压缩机技术参数　项目　使用制冷剂　技术参数　Ｒ２２　６　ｔｏ／　ｃ）　图３中温工况时系统性能随ｔｏ的变化　ａ）ｃｏｅ　ｂ）制冷量Ｑ　ｃ）输入功率Ｐ　表５低温工况测试比较　气缸数　缸径，ｍｍ　７０　５５　行程，ｍｍ　排气量１４５０　ｒｌ／ｍｊｎ　５０Ｈｚ　ｍ　／ｈ　１１０．５　４６．５５　制冷量，ｋＷ　功率，ｋＷ　冷却方式　１８．８３　风扇＋喷液　注：ｔｋ＝４０￣Ｃ，ｔ０—１５℃，ｔ＝２０￣Ｃ，无过冷　（下转第２４页）　Ｎｏ１，２ｏｏ８　总第１１９期第２９卷　７　维普资讯 http://www.cqvip.com 专题研讨　度和控制器设定温度的差值作为控制的输入量。但在　有线控制器的服务模式下可以调节，以有线控制器上　的环境温度与设定温度的差值作为判定依据，这样就　可以比较好地解决上述问题。有些产品的输入量采集　是根据回风温度的变化，自动在有线控制器温控传感　器和机体温控传感器之间切换，这种方式也可以解决　问题。　都要慎重。尤其在层高比较高的空间更应该正确选用。　作为厂家和用户的甲方也应该正确的设定设备的各项　参数，让设备、高效地发挥作用。　参考文献：　［１］ＳＥＴ—ＦＲＥＥ自由设定变频控制多联式空调系统，ＦＳＮ系列技术资料Ｉ　（ＳＦＮ　ＴＣ一０６１０５　Ｒｅｖ．１）『ｚ］．青岛海信日立空调公司．　［２］空调系统控制，国家建筑标准设计图集０２Ｘ２０１一ｌ［ｚ］．中国建筑标准　设计研究院．　４　结语　通过对ＶＲＶ室内机和ＦＣＵ控制方式的对比，说　［３］尉迟斌．实用制冷与空调工程手册ｆＭ］．北京：机械工业出版社，２００１．　［４］电子工业部第十设计研究院．空气调节设计手册［Ｍ】．第二版．北京：　中国建筑工业出版社，１９９５．　明了两种控制方式的差异。在工程设计时应引起足够　的重视，对管道的安装、风口的布置、风口形式的选择　收稿日期：２００７—０２—０２　修回日期：２００７—０３—１９　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＶＲＶ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｄｏｏｒ　Ｕｎｉｔ　ａｎｄ　Ｆａｎ　Ｃｏｉｌ　Ｕｎｉｔ　ＬＩＮ　Ｌｉ　，　ＣＨＥＮ　Ｏｉ　（１．Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＨｉｓｅｎｓｅ　ｌｍｐｏａ＆Ｅｘｐｏａ　Ｃｏ．。Ｌｔｄ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０７１。Ｃｈｉｎａ；　２．Ｈｉｓｅｎｓｅ　Ｈｉｔａｃｈｉ　Ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｒｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０７１，Ｃｈｉａ）ｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ＶＲＶ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎｄｏｏｒ　ｕｎｉｔ　ａｎｄ　ｆａｎ　ｃｏｉｌ　ｕｎｉｔ，ａｎａｌｙｓｅｄ　ｔｈｅｉｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ．　Ｉｎｔｒｏｎｄｕｃｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＶＲＶ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｂｅｔｔｅｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＶＲＶ　ｓｙｓｔｅｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＶＲＶ　ｓｙｓｔｅｍ；　ＦＣＵ　ｓｙｓｔｅｍ；ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；　ｃｏｎｔｒｏｌ　作者简介：　林（上接第７页）　立（１９７２一），女，山东烟台人，工学硕士，工程师，产品经理，主要从事出１：７空调产品的技术支持工作。　３　结语　（１）在低蒸发温度条件下，使用Ｒ４０４Ａ制冷剂可　以获得比使用Ｒ２２更大的制冷量；　（２）在蒸发温度降低到很低时，使用Ｒ４０４Ａ制冷　剂的制冷系数大于使用Ｒ２２的制冷系数；　（３）冷凝温度对Ｒ４０４Ａ系统的影响比Ｒ２２系统　要大，在蒸发温度一定时，随着冷凝温度的升高，　参考文献：　［１］ＣＡＬＭＪＭ，Ｈ　ＯＵＲＡＨＡＮＧＣ．Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｍ　ｄａｔａ　ｓｕｍｍａｒｙ［Ｊ】．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ。２００１。１８（１　１）：７４～８８．　［２］宣永梅．新型替代制冷剂的理论及实验研究［Ｄ］：［博士学位论文］．浙　江大学。２００４．４～１４．　［３］沈志光．制冷工质热力性质图表［Ｍ］．１９９０．　『４Ｊ伏春干．Ｒ４０４Ａ在我公司冷冻机上的使用情况［Ｊ１．低温技术，２００１，１９　（５）．　［５］秦海杰．半封闭活塞式制冷压缩机低温工况应用Ｒ４０４Ａ的研究ｆＤ】：　『硕士学位论文］．西安交通大学，２００６—１０．　Ｒ４０４Ａ系统的制冷量衰减很快，而Ｒ２２相对变化要平　缓很多。　［６］杜希刚．活塞式制冷压缩机中温工况工质替代的研究［Ｄ］：【硕士学位　论文１．西安交通大学，２００６—１０．　综上所述，在中、低温工况下，尤其低温下，活塞　式制冷压缩机选用Ｒ４０４Ａ作为替代工质，就目前的技　术水平而言是适宜和可行的。　收稿日期：２００７—０３—１３　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ　Ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ　Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ＺＨＡＮＧ　Ｈｕａ－ｊｕｎ　，　ＣＨＥＮ　Ｘｉａｏ—ｋａｎｇ　，　ＱＩＮ　Ｈａｉ－ｊｉｅ　，ＤＵ　Ｘｉ—ｇａｎｇｚ，　ＷＥＮ　Ｙｅ　（Ｊ．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＥｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎ￣ｎｅｅｄｎｇ，Ｘｉ’ｎ　Ｊｉａａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＂ａｎ　７１００４９，Ｃｈｉａ；２．Ｄｄｉａｎｎ　Ｓａｎｙｏ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｄｄｉｎ　１１６６００，Ｃｈｉａａ）ｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｎ　ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ，ｕｓｉｎｇ　ｂｏｔｈ　Ｒ４０４Ａ　ａｎｄ　Ｒ２２．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｒｅｐｌａｃｉｎｇ　Ｒ２２　ｗｉｔｈ　Ｒ４０４Ａ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｒ４０４Ａ；　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ；　ｓｅｍｉ－ｈｅｒｍｅｔｉｃ　ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　作者简介：　张华俊（１９６２一），男，陕西汉中人，教授，主要从事制冷和空调技术方面的研究。　２４　ｌ　勃卷