458 空气源热泵空调设计-何时需要补气增焓

458 空气源热泵空调设计-何时需要补气增焓

补气增焓也称中间补气、喷气增焓。

当制冷热泵工质的冷凝压力与蒸发压力之差或之比较大时，需考虑采用补气增焓。

以下图所示的基本流程为例。

图中的高压液态工质经节流阀节流后产生低压饱和液和饱和气，所产生的饱和气进入蒸发器后没有制冷能力或不能从低温热源吸热；这部分气体出蒸发器经压缩机压缩后进入冷凝器可放热，但所放出热量均是消耗压缩机电能获得，这部分制热量相当于电加热；当工质冷凝压力与蒸发压力之差或之比越大时，节流所产生的低压饱和气比例越大，对装置的制冷量/制热量、制冷/制热系数越不利。

当工质冷凝压力与蒸发压力之差或之比较大时，另一个问题是压缩机排气温度偏高，如果通过补气增焓对压缩过程中引入中压低温气体，会有效降低压缩机排气温度。

计算示例

基本循环

以R4110A工质、蒸发压力360kPa、冷凝压力3000kPa、工质进节流阀为饱和液为例。

工质进节流阀前焓283kJ/kg，蒸发压力下饱和液焓167 kJ/kg，饱和气焓412 kJ/kg，设出节流阀工质中饱和气的比例为x：

283=412x+167(1-x)

x=(283-167)/(412-167)

=116/245=0.473

即47.3%的工质在进行无效循环。

设压缩机输气量为10mL/s，蒸发压力下工质饱和气密度约13.9g/mL，则理论制冷量约：

10*13.9*(412-283)

=17931W

压缩机等熵压缩时排气焓约472 kJ/kg，则压缩机理论功率约：

10*13.9*(472-412)

=8340W

理论制热量约：

17931+8340=26271W

理论制冷系数：

17931/8340=2.15

理论制热系数：

26271/8340=3.15

补气增焓循环

如果采用补气增焓循环，设补气压力约1000kPa，该压力下饱和液焓211 kJ/kg，饱和气焓423kJ/kg，中间压力下节流后饱和气比例y约：

283=423y+211(1-y)

y=(283-211)/(423-211)

=72/212=0.340

压缩过程的理论中间补气量z约：

(10*13.9+z)*0.34=z

z=0.34*139/0.66=72g/s

装置理论制冷量约：

10*13.9*(412-211)

=27939W

比基本循环提高约：

(27939-17931)/ 17931

=56%

中间补气部分理论消耗压缩功率约：

0.5*(72/139)* 8340=2160W

压缩机理论消耗功率：

8340+2160=10500W

中间补气后理论制热量约为：

27939+10500=38439W

比基本循环提高约：

(38439-26271)/ 26271

=12168/26271=46%

理论制冷系数约：

27939/10500=2.66

比基本循环提升约：

(2.66-2.15)/2.15=24%

理论制热系数约：

38439/10500=3.66

比基本循环提升约：

(3.66-3.15)/3.15=16%

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