EVAP-COND在旋转压缩机匹配中的应用

伏拥军

（广东美芝制冷设备有限公司，广东佛山528333）



EVAP-COND在旋转压缩机匹配中的应用

伏拥军

（广东美芝制冷设备有限公司，广东佛山528333）

摘要：EVAP-COND是模拟空调器换热器制冷剂流程的软件，经过NIST不断完善，可用在相同工况下的换热器的不同制冷剂流程的性能比较。在型号为ATF235D22UMT 的3HP变频压缩机匹配过程中，针对某品牌3HP变频空调器，应用EVAP-COND软件对制冷剂流程进行模拟及优化，通过改善换热器效率解决了压缩机匹配问题，提高了压缩机匹配效率。

关键词：EVAP-COND；旋转压缩机；换热器；匹配

目前空调压缩机公司对客户进行空调器匹配技术支持时主要还是依靠试验研究分析，通过大量的焓差试验数据来进行优化，在实际支持过程中占用大量的人力、物力。

EVAP-COND软件是美国国家标准和技术学会（NIST）开发的换热器仿真软件，是Domanski基于传热单元法，利用管对管的计算模型开发的一套软件，从1991年开发出来后不断完善，目前该软件可以研究蒸发器和冷凝器在不同制冷剂下的换热性能和制冷剂在换热器制冷剂流程中的状态变化，对不同的换热器制冷剂流程布置、风场分布、结构尺寸等均可以进行仿真计算。该软件能计算较为复杂的换热器制冷剂流程，可以灵活设计换热器的管路连接，可以对不同的换热器进行对比。

虽然该软件不能考虑换热器流程布置中结构件以及工艺控制的影响因素，如三通管会引起各流程制冷剂分布变化等，也不会考虑重力因素的影响，所以EVAP-COND软件较难分析模拟换热器各制冷剂流程发生偏流的原因。因此在实际应用中，该软件往往和实际测试数据有出入，但是该软件能较好的模拟判断换热器优化趋势。如果能提前充分考虑EVAP-COND软件的应用特点，在模拟前考虑好流程布置的对应，还是能快速得到较理想的结果，帮助找到系统改进的方向，提高压缩机匹配效率，帮助改善客户服务质量。

1　压缩机匹配中的问题

美芝公司在型号为ATF235D22UMT的3HP变频压缩机推广匹配过程中，搭载某客户3HP变频空调系统，在额定制热工况，客户企业标准要求为在该制热工况条件下，制热量10 100 W以上且室外换热器不能结霜。实际匹配过程中发现，客户系统搭载ATF235D22UMT压缩机，在额定制热工况条件下，匹配制热量满足10 100 W的要求时会出现室外换热器结霜情况，如果通过降低运行频率使得室外换热器不结霜，则制热量不满足客户企业标准能力要求。为尽快推动该项目量产，协助客户解决结霜的问题是压缩机匹配的关键。

客户3HP变频空调系统的详细情况为：系统型号KFR-72LW/BP3N1Y，制冷剂充注量R410A/2 150 g，制热自由频工况压缩机运行频率76 Hz，要求制热能力10 100 W。因为要求制热量较高，室外换热器表面温度基本在0℃附近，室外试验工况波动都有可能引起室外换热器表面结霜，制热运行结霜的具体情况为：制热量在前3 h有较小幅度的下降，3.5 h后急剧下降，5 h内会化霜。

通过降低运行频率，室外换热器不结霜时，制热量在10 000 W左右，不能满足10 100 W要求。

室外换热器表面结霜均匀，在开机运行的前2 h，室外换热器表面温度点较接近，判断结霜并非换热器流路偏流或系统参数不适的原因。客户采取增加室外换热器片距对化霜进行优化，效果不理想。

通过以上分析发现，较可行的方法就是调整室外机制冷剂流路布置，提高室外换热器性能，才有可能在制热量满足客户企业标准的条件下，提高室外换热器的蒸发温度，避免室外换热器表面结霜。如果流路调整全部依靠试验确认效果，则工作量庞大，很难满足客户时间进度要求，因此决定采用EVAP-COND模拟分析判断改进方向是否正确。

2　换热器流路布置模拟比较

2.1模拟比较的简化条件

模拟比较的过程，也是不断选择不同流路布置计算的过程，条件太复杂或边界设置不好，软件计算过程容易出错，为了节省资源，对模拟条件进行了必要的简化。

翅片和铜管的简化：将开窗片简化为平片，W型内螺纹铜管简化平滑光管，这样不影响比较结果，可以节省计算速度。

风速的简化：风速简化为匀速风，相对于整个换热器，均匀分布。

吸气过热度：吸气制热过热度太小，容易引起软件迭代计算错误，影响结果的正确性。实际试验中，过热度一般用吸气温度-蒸发温度，该方法偏差较大，如果蒸发温度用吸气压力换算，标热工况下，过热度会提高4～6℃。本次模拟中将吸气过热度设定为6.6℃，这样不但对比较结果影响小，还可以提高计算速度［1］。

通过简化，换热器的几何结构参数如表1所示，室外机作为蒸发器的模拟条件如表2所示。

表1　换热器几何结构参数

表2　蒸发器模拟约束条件

2.2模拟计算的流程说明

模拟的3种换热器制冷剂流程图见图1，图1中流程A为原空调室外机制冷剂流程图，其它两个为重新设计的流程。新设计的流程分别命名为制冷剂流程B、流程C。下面对流程B、C的设置进行说明。

换热器作为冷凝器时，流路数少时性能较好，而作为蒸发器时，随着流路数的增加，换热量先增加后降低，在改动最小的情况下，将室外换热器改为流程B［2］。

同时考虑到蒸发器在蒸发过程中，部分制冷剂从液态变为气态，所需体积将越来越大，在流路布置时要考虑该因素，设计了流程C。

图1　3种换热器制冷剂流程布置图

3　模拟结果分析及验证

根据上述假设及流程设置，对三种流路采用EVAP-COND进行了模拟，并对流程2进行了不同制冷剂流量的对比，模拟结果如表3所示。

表3　3种制冷剂流程模拟结果制热量比较

由表3可以看出，在相同制冷剂流量情况下，流程C模拟得到的换热量最大，但是其管路表面最低温度较低，达到-3.6℃，如果采用该流程，仍然会有较大的结霜风险。分析数据可以发现，流程B虽然在制冷剂流量170 kg/h时计算换热量小，但是其计算管路表面最低温度高，为此针对流程B增加了制冷剂流量追加模拟，结果如模拟序号4的这一列，结果显示在制冷剂流量增大，换热量有较大增加时，管路最低温度没有明显恶化，显示流程B有较好的换热能力［3］。

根据上述模拟分析结果，针对客户系统按流程B的设计条件进行了改善优化及实验验证，验证结果表明该流程在达到客户能力要求时满足不结霜的要求。

4　结语

针对客户空调系统在额定制热工况高制热量要求时出现的结霜情况，通过采用EVAP-COND软件对换热器制冷剂流程进行模拟分析，对换热器进行优化，得到了较优化的换热器流程结构，并实验验证了优化方向的正确性。结果表明，在充分考虑软件特点情况下，EVAP-COND软件能较好的对换热器性能进行预测，值得在压缩机技术支持服务过程中推广应用。

参考文献：

［1］黄东，李权旭. R22与R410A热泵中蒸发器性能随支路数变化的比较［J］.西安交通大学学报，2009，43（7）：58-62.

［2］丁国良，张春路.制冷空调装置仿真与优化［M］.北京：科学出版社，2003.

［3］杨世铭，陶文铨.传热学：第4版［M］.北京：高教出版社，2006.

科技与应用

［责任编辑：吴卓］

The Application of EVAP-COND in Rotor Compressor Matching

FU Yongjun
（Guangdong Meizhi Compressor Co. Ltd.，Foshan Guangdong 528333，China）

Abstract:EVAP-COND is a software product of NIST，which could be used in simulating refrigerant flow path and comparing the performance of heat exchangers. During the matching process of the model ATF235D22UMT of a 3HP inverter air-conditioner，the efficiency of compressor matching is raised by improving the efficiency of the heat exchanger，with the application of EVAP-COND software in simulating and optimizing the flow path of the refrigerant.

Key words:EVAP-COND；rotor compressor；heat exchanger；match

中图分类号：TB61+4

文献标志码：B

文章编号：1672-6138（2016）02-0005-03

DOI：10.3969/j.issn.1672-6138.2016.02.002

收稿日期：2016-03-10

作者简介：伏拥军（1969—），男，湖南汨罗人，工程师，研究方向：制冷与空调。