直膨式空调R410A和R22冷媒的翅片管换热器设计

发布日期：2020-02-01 作者：非众制冷点击：

1　制冷剂概述
目前,国际上一致看好的R22替代物是混合工质R407C和R410A。其中R410A是HFC 32和HFC 125按照50%:50%的质量百分比组成的二元近共沸混合制冷剂,它的温度滑移不超过0.2℃(R407C温度滑移约7℃左右),这给制冷剂的充灌、设备的更换提供了很多方便。另外,由于R410A系统运行的蒸发压力和冷凝压力比R22高60%,所以系统性能对压力损失不敏感,每个回路工质循环流速可以加大,有利于换热器的强化换热,这为提高R410A系统的整体能效创造了有力条件。

管道型恒温恒湿机.jpg

    正是由于R410A具有上述优点,在R22用量较大的单元式空调和热泵产品中,R410A是其首要的替代品。美国有望在2007年底将R410A产品在单元式空调的应用比例提高到80%,并在2009年底接近100%。
    但是R410A和R22物性存在着上述明显差异而不能在原R22系统中直接充注替代使用,应该对新的R410A系统中的压缩机、蒸发器、冷凝器、节流机构和系统管路等部件重新设计才能达到系统的最佳匹配。本文仅以R410A和R22翅片管蒸发器和冷凝器的回路数相对比进行说明。
    2　R410A和R22翅片管蒸发器回路数比计算
    目前工业空调常用的R22换热器一般采用的是3/8″内螺纹管,R410A换热器一般采用的是5/16″内螺纹。无特殊说明,所述的R410A和R22换热器即分别指这两种结构的换热器。
    制冷剂在蒸发过程中,其干度不断增大,密度不断减小,流速不断增大,为简化计算,用换热器出口和入口的算术平均密度、平均流速来计算回路中的压降。
            直膨式空调机组标准图片.jpg

值得说明的是,对于相同换热量和相同排数及相同迎风面积的R22和R410A蒸发器,其设计的蒸发温度可能稍有不同,但通过计算可知,当蒸发温度在±2℃范围内波动时,对计算结果的影响≤4%。
    为简化计算,均以相同的设计蒸发温度进行计算。
    从上式可以看出,对于相同换热量的R410A和R22蒸发器,R410A和R22回路数比不仅与两工质的物性参数(制冷剂在盘管中的焓差、密度和单位压力降对应的饱和温度降)有关,还与蒸发器盘管内径和当量摩擦阻力系数有关。
    工质在蒸发器中的焓差、密度和单位压力降对应的饱和温度降与换热器的设计工况有关,对于给定换热器设计工况:蒸发温度为7.2℃,液体温度为46℃,过热度为5℃,R410A和R22物性参数对比。
     直膨式空调R223/8″管径的换热器回路数为1。从计算结果可知,如R410A换热器采用5/16″管径,则其回路数是3/8″管径R22换热器回路数的1.14倍。这一结果是由工质物性不同和换热器结构参数改变两方面共同作用所致。其中仅由工质物性不同影响的倍率为0.79;由换热器结构参数不同影响的倍率为1.45。即在换热器结构参数相同的条件下,如果3/8″管径R22换热器直接切换为R410A换热器,其回路数要减少为R22换热器的0.79倍;同理,如工质不变,3/8″管径R22换热器切换为5/16″管径换热器,其回路数要增大1.45倍。

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