R22三种替代物R134a_R410a和R407c在空调系统中性能对比研究

制冷技术 R22三种替代物R134a、R410a和R407c 在空调系统中性能对比研究 上海交通大学 谷 波 李文华 摘 要 对R22的三种替代物R134a、R410a和R407c在空调系统中的性能及费用进 行了分析对比,结果表明R410a是一种较佳的替代选择。 关键词 制冷剂替代 空调 性能 费用 1 前言 R134a、R410a和R407c这三种制冷剂都是针 对R22进行替代的工质。其中R410a是由HRC - 32和HFC - 125组成的共沸制冷剂,而R407c是由 HRC- 32、HFC - 125和HFC - 134a组成的三元非 共沸混合制冷剂,它们的基本热力性质如表1所 示。 表1四种制冷剂基本物性表 R22R134aR410aR407c 标准沸点()- 40184- 2612- 5217- 4316 临界温度()961131011172158713 临界压力(MPa)4198641064194941819 临界密度524515500515178 分子量86148102721568612 ODP0105000 上述三种制冷剂的蒸汽压力特性各不相同, R134a的蒸汽压力比R22低39%左右,R407c的蒸 发压力比R22高10% ,而R410a则比R22高出 60%。如果仅以压力特性而言,R407c是R22最理 想的替代物之一,但由于它是非共沸制冷剂,其成 分浓度随温度压力而变化,这对空调系统的生产、 调试和维修都带来一定的困难,同时对其热传导性 能也会产生一定的影响。所以,除了蒸汽压力的比 较外,必须对替代制冷剂的其它综合指标进行分析 对比,以便确定较佳的替代物。 2 制冷剂对系统性能的影响 制冷剂对空调系统的影响是比较复杂的,不仅 有热力性能,还包括热传导和压力损失特性等。后 面两种性能在单元式空调系统中的影响尤为明显, 因为在这种系统中温度的提高相对比较小,所以热 传导性和压力损失对压缩机性能、 换热器的换热以 及连接管的影响较大。 上述几种制冷剂在一台分体式空调上的试验 结果见表2。该空调器冷量为610kW,环境温度为 35。 为了保持三种制冷剂试验时与原来R22系统 相同的冷量,对R410a选用了排气量比原来小的压 缩机;对R134a选用了排气量相对较大的压缩机。 并对制冷剂管路进行了优化布置,对R410a而言, 管路布置可比R22减少25%左右;而R134a系统 管路需增加65%左右,R407c则更复杂一些,蒸发 器的排管要重新排列。R134a和R407c系统中,吸 气管和液管还组成一个换热器。 表2 空调系统COP对比试验 R410aR134aR407c 制冷量( %)991210099 COP( %) 1059395 表3总体性能对比 相对R22的性能影响R410aR134aR407c 热力性能( %)- 7+ 2- 4 压缩机性能( %)+ 5+ 3- 1 热交换器性能( %)+ 5- 6- 2 管路( %)+ 2- 20 总体性能( %)+ 5- 9- 7 14 第27卷 第10期 流 体 机 械 收稿日期:19990504 三种制冷剂相对于R22系统性能的总体对比 见表3。这是对该空调系统进行数值模拟的结果。 从中可以看出,虽然R410a在热力性能方面有7% 的减少,但它有着很好的热导及流动特性,因此在 总体的性能上有5%的增加。就热力特性而言, R134a和R22比R410a和R407c更好,但是由于在 热力性能方面的提高远远不能抵消其在传热和流 动方面的负面影响,因此,总体上而言,R134a对系 统影响是负面的。从压缩机和换热器性能来看, R410a的特性也比较好,一般而言,像R410a这样 的高压制冷剂会有较低的流动损失和更好的传热 性能。由于R407a是由R410a和R134a混合而成, 所以其总性能介于两者之间,但它的热传导性较 差,所以总体性能更接近R134a。 3 性能及费用的模拟 以一个R22的空调作为模拟的基准,要求其 冷量都在610kW,可变化参数为 :( 1)管径 ; ( 2)回路 数 ; ( 3)管排数 ; ( 4)翅片面积 ; ( 5)室外机风量 ; ( 6) 压缩机效率(压缩机类型)。 311 R407c模拟结果 由于其传热特性较差,为了达到与R22同样 的冷量(610kW ) , 其冷凝器的面积将增加很多,且 冷凝器风量需增加25%左右,这样其冷凝器会比 R22系统大很多。 312 R410a模拟结果 用活塞式压缩机可使系统费用降低,如果采用 涡旋式压缩机,那么其冷凝器的费用会进一步降 低。但是R410a的压缩机比R22压缩机的运行压 力高,且其POE润滑油较贵,因而其总费用有所增 加。另外R410a的冷凝器部分风量可减少,可降低 风房电机的费用。 表4费用增加分析表 项 目R22R407cR410a COP217217217311 压缩机旋转式旋转式旋转式涡旋式 冷凝器费用( %)1001409379 总费用( %)1001359289 4 结 论 (1)R410a由于具有优良的传热特性和流动特 性,将会在单元空调中替代R22。 (2)R134a在大型空调系统中应用比R410a可 能更有前景,因为R410a的压力过高,在大型系统 中是一个问题。 (3)R407c的传热特性较差,所以其换热面积 将大大增加,同时它是非共沸制冷剂,在换热器中 存在很明显的温度梯度,其管路应作特别布置。 谷波 200030上海市华山路1954号上海交通大学制冷及低温 工程系 溴化锂吸收式制冷机新型镍合金 强化传热管的实验研究 浙江大学 姜周曙 胡亚才 屠传经 杭州应用工程学院 陈慧明 摘 要 对一种新型镍合金强化传热管在210250 高温溴化锂水溶液中的耐腐蚀 性、 传热、 传质、 抗拉强度、 耐磨性、 胀管气密性等进行了实验研究。实验表明,在高温溴化 锂水溶液中,该管具有很强的耐腐蚀性,其传热、 传质及工艺性优良,可以用