热力膨胀阀选型方法研究及对系统可靠性的影响

论文摘要

从2010年开始,只有采用环保制冷剂和达到更高的能耗标准的空调才能在美国本土销售。因此北美空调公司都在进行环保制冷剂替代及机组效率提高工作,力争在2010年前全面推向市场。而R410a作为新一代环保高效工质,被应用于特灵单元式空调机新产品中。这些在北美销售的R410a单元式空调设计运行工况宽,负荷变化大。尽管热力膨胀阀只能在一个较窄的工况和负荷范围下才能实现调节过热度的功能,但综合价格性能等各方面因素,这些空调都要求用热力膨胀阀作流量控制元件。本文就是在解决系统设计过程中热力膨胀阀选型、应用及对可靠性影响问题上形成的。目的是为了更好的利用热力膨胀阀控制过热度的功能,防止振荡现象的发生,降低能耗,提高系统的效率和可靠性。本文的主要内容是:通过对传统的热力膨胀阀选型方法的理论分析,指出对于运行范围较宽的空调机组,此方法选出的热力膨胀阀未能在较多工况点充分发挥其控制过热度的作用。然后在考虑热力膨胀阀的振荡现象的基础上,提出一种新的选型方法,即热力膨胀阀最小负荷比只需大于等于30%的方法,并通过实验验证,证明根据该选型方法选出的热力膨胀阀能够在更多工况点控制空调系统的过热度,且避免了振荡现象的发生。由于R410a热力膨胀阀研发的滞后,最小的热力膨胀阀都不能满足系统的要求,使得系统在某些工况因负荷比低而产生振荡现象。提出用热力膨胀阀加节流孔来增加膨胀阀负荷比的方法,来避免振荡的产生。通过实验验证,证明该方法能很好的解决系统振荡的问题。考察热力膨胀阀在工况范围内实际发挥的作用,当负荷比≥120%（大约）时,膨胀阀完全打开,相当于一个节流孔,不再能控制过热度。用仿真软件T-Rex及MiniTab计算和预测膨胀阀完全打开后系统的关键参数,如吸气压力,排气压力,排气温度,过热度,过冷度。分析这些关键参数的变化趋势,评价它们对系统可靠性的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及选题意义
• 1.2 研究的现状
• 1.2.1 制冷系统节流元件研究现状
• 1.2.2 热力膨胀阀选型研究现状
• 1.2.3 系统振荡现象研究现状
• 1.2.4 解决系统热力膨胀阀过大的方法的研究现状
• 1.2.5 热力膨胀阀全开后对机组稳定性可靠性的影响的研究现状
• 1.3 本文的主要任务
• 第二章 技术背景
• 2.1 热力膨胀阀简介
• 2.1.1 热力膨胀阀的特点及要求
• 2.1.2 热力膨胀阀的结构
• 2.1.3 热力膨胀阀的控制原理
• 2.1.4 热力膨胀阀的安装方式
• 2.1.5 热力膨胀阀的充注方式
• 2.2 热力膨胀阀负荷比计算
• 2.3 制冷系统可靠性要求
• 2.3.1 低压保护
• 2.3.2 高压保护
• 2.3.3 排气温度保护
• 2.3.4 过热度
• 2.3.5 过冷度
• 2.4 数据模拟方法
• 2.4.1 用于单元式空调机组的仿真软件 T-Rex
• 2.4.2 MiniTab 软件预测功能
• 第三章 北美屋顶机设计运行工况下热力膨胀阀选型研究
• 3.1 热力膨胀阀选型分析
• 3.1.1 机组参数
• 3.1.2 传统选型方法分析
• 3.1.3 新的选型方法分析
• 3.1.4 分析小结
• 3.2 热力膨胀阀控制能力实验研究和分析
• 3.2.1 实验装置仪器
• 3.2.2 关键测量参数
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.4 实验结果分析
• 3.2.5 实验研究和分析小结
• 3.3 本章结论
• 第四章 热力膨胀阀与节流孔的串联使用
• 4.1 实验装置仪器
• 4.2 关键测量参数
• 4.3 实验方法
• 4.4 实验结果分析
• 4.4.1 节流元件仅有热力膨胀阀的实验结果分析
• 4.4.2 节流元件为热力膨胀阀＋0.025”节流孔的实验结果分析
• 4.5 小结
• 第五章 用热力膨胀阀的屋顶机可靠性分析
• 5.1 仿真计算过程
• 5.1.1 计算膨胀阀负荷比
• 5.1.2 计算热力膨胀阀的等效节流孔直径
• 5.1.3 用 T-Rex 模拟用等效节流孔的系统
• 5.1.4 用 MiniTab 软件推导
• 5.2 仿真结果分析
• 5.2.1 吸气压力
• 5.2.2 排气压力
• 5.2.3 排气温度
• 5.2.4 过热度
• 5.2.5 过冷度
• 5.3 小结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文请况