制冷剂循环性能检测方法

制冷剂循环性能检测方法第一页，共十八页，编辑于2023年，星期二一.背景传统的氟利昂制冷剂，CFCs（氯氟烃）和HCFCs（氢氯氟烃）因其产生的臭氧层破坏作用和温室效应被强制限期淘汰。由于GWP（全球变暖潜能）值较高，《京都议定书》将替代CFCs和HCFCs的HFCs（氢氟烃）类制冷剂列入限控物质清单中，要求发达国家控制HFCs的排放。根据含氟温室气体控制法规，2011年1月1日起，欧盟已禁止新生产的汽车空调使用GWP值大于150的制冷剂，这就意味着HFCs类产品又将可能面临被全面淘汰。第二页，共十八页，编辑于2023年，星期二二.现状当前，人们专注于寻找新的环保型制冷剂。实际情况是，选择环保型（即ODP值为0，GWP值小）制冷剂并不困难，而新产品的循环性能是否优于现有产品却是制冷剂替代工作中需要解决的一个难点。目前尚无关于制冷剂产品循环性能检测的标准颁布。由于缺少制冷剂循环性能的标准化检测方法和装置，国内制冷剂产品质量监管领域几乎仍为空白。第三页，共十八页，编辑于2023年，星期二三.相关研究1.简介浙江大学贾春燕等人提出了一种制冷剂循环性能的标准化检测方法，通过对循环系统中蒸发温度、冷凝温度、过冷度以及过热度的调节控制实现对制冷剂的制冷量、单位质量制冷量、单位容积制冷量、压缩机输入功率、比功、单位容积压缩功和制冷性能系数等循环性能参数的检测。搭建了标准化检测装置，并针对汽车空调中常用的制冷剂产品R134a进行了变工况试验应用研究第四页，共十八页，编辑于2023年，星期二2.检测方法及原理基于电量热器原理设计制冷剂循环性能标准化检测方法。检测系统的循环流程为一个基本的蒸气压缩制冷循环，如下图。制冷循环系统由电量热器、压缩机、冷凝器、过冷器、节流阀和一些辅助设备组成。其中，电量热器为一个绝热的密闭容器，顶部装有直接蒸发盘管蒸发器，底部安装一组电加热器。电量热器内充注传热介质，电加热器浸没于传热介质中。基于检测试验温度范围的考虑，选用一种具有较高沸点的R141b（标准大气压下沸点为32.1℃）作为本系统的传热介质。第五页，共十八页，编辑于2023年，星期二第六页，共十八页，编辑于2023年，星期二第七页，共十八页，编辑于2023年，星期二系统循环由传热介质循环和被测制冷剂循环组成。当系统循环达到稳定时，根据热平衡原理，被测制冷剂的制冷量为电加热器的加热量和电量热器的漏热量之和，这即为电量热器法制冷剂循环性能检测原理。第八页，共十八页，编辑于2023年，星期二3.检测装置制冷剂循环性能标准化检测装置主要由电量热器、压缩机、水冷冷凝器、水冷过冷器、节流阀、测量仪器仪表及数据采集系统组成，下图为检测装置实物图。核心部件电量热器，如下图所示，为一个绝热的密闭容器，顶部装有直接蒸发盘管蒸发器，底部安装电加热器。电量热器内充注有传热介质，电加热器浸没于传热介质中。第九页，共十八页，编辑于2023年，星期二第十页，共十八页，编辑于2023年，星期二4.漏热量的检测关闭电量热器制冷剂进、出口截止阀后进行漏热量标定。调节电量热器中加热器的输入功率，使传热介质的压力对应的饱和温度比环境温度高15℃左右，并保持其压力不变。环境温度应在43℃以下，并其波动不应超过±1℃。加热器输入功率的波动不应超过±1%，每隔1h测量一次传热介质压力，直至连续四次压力对应的饱和温度值的波动不超过±0.5℃。第十一页，共十八页，编辑于2023年，星期二电量热器漏热系数的计算公式为：第十二页，共十八页，编辑于2023年，星期二5.试验工况调节和试验步骤5.1工况调节通过调节循环系统中的蒸发温度、冷凝温度、过冷度和过热度来控制被测制冷剂循环性能检测的试验工况。蒸发温度通过节流阀的开度调节，冷凝温度通过冷凝器中冷却水的流量调节，过冷度通过过冷器中冷却水的流量调节，过热度通过电加热器的输入功率进行调节。第十三页，共十八页，编辑于2023年，星期二5.2试验步骤（1）检测装置检漏；（2）检测装置抽真空后充注一定量的被测制冷剂；（3）启动检测装置，调节节流阀开度来调整蒸发温度T5；调节电加热器功率来调整压缩机吸气温度T1；调节冷凝器、过冷器的冷却水流量来分别调整冷凝温度T3和过冷温度T4；（4）当系统的蒸发温度T5、冷凝温度T3、过热度T1-T5、过冷度T3-T4达到指定的试验工况值并保持稳定1h后，开始记录试验数据；（5）每隔15min记录一次，共记录4组数据，取平均值作为测试结果。期间，试验数据的波动必须符合本实验工况所允许的误差要求；（6）试验数据的处理和计算。第十四页，共十八页，编辑于2023年，星期二四.应用研究基于搭建的制冷剂循环性能标准化检测装置，针对汽车空调中常用的制冷剂产品R134a进行变工况试验应用研究。试验工况为冷凝温度：50℃、55℃、60℃；蒸发温度：-5℃、0℃、5℃、10℃；过冷度为5℃，过热度为20℃，试验结果如表3所示。试验结果表明，本检测装置可以用于制冷剂产品变工况循环性能参数检测，并且具有系统简单，调节方便，运行稳定，可靠性高等优点，易于标准化推广。第十五页，共十八页，编辑于2023年，星期二第十六页，共十八页，编辑于2023年，星期二五.结论基于电量热器原理，本文提出了一种制冷剂循环性能的标准化检测方法，通过对循环系统中蒸发温度、冷凝温度、过冷度以及过热度的调节实现制冷剂试验工况的控制。搭建标准化检测装置，建立系统漏热标定和补偿计算方法，实现对制冷剂制冷量、单位质量制冷量、单位容积制冷量等循环性能参数的检测计算。并针对汽车空调中常用的制冷剂产品R134a进行了变工况试验应用研究，结果表明，该检测系统具有系统简单，调节方便，运行稳定，可靠性高等优点，易于标准化推广。第十七页，共十八页，编辑于2023年，星期二六.参考文献[1]梁玉,崔十安.绿色环保混合制冷剂[J].低温与特气，2009，03:13-17.[2]郭志恺.氢氯氟烃制冷剂替代品的选择原则与初步探索[J].制冷与空调，2008,02:53-57.