小功率变频空调电子膨胀阀与节流阀性能比较分析

低功率变频空调的电子膨胀阀和毛细管节流性能的比较分析Ξ王东庆，王志刚，于秉峰，葛军（西安交通大学，西安710049）电子膨胀阀和毛细管节流阀用于低功率变频空调制冷系统时，制冷系统的膨胀阀和稳态模型分析了在不同工作频率下制冷系统性能的变化. 分析表明，在工作频率为20Hz-120Hz时，使用电子膨胀阀具有很大的优势，但毛细管在通用频率范围（40Hz-80Hz）内也具有可接受的性能，因此使用小功率变频空调毛细管节流是可行的. 关键词: 变频驱动空调用电子膨胀阀和毛细管节流的性能比较与分析摘要本文通过验证，分析了制冷系统分别用电子膨胀阀和毛细管节流的性能以及在可变频率下的工作性能. EEV和变频器驱动的空调制冷系统的数学模型. 分析表明，在20Hz至120Hz的所有工作频率下，EEV节流比毛细管节流更具优势，但在通常使用的频率（40-80Hz）下使用毛细管节流可以获得令人满意的性能. 对于小容量变频器2驱动的空调，可以使用毛细管作为节流装置. 关键词电子膨胀阀毛细管性能1引言制冷压缩机和新的电子膨胀阀的变频能量调节近年来，随着负载的变化，新的能量调制导致空调的性能得到改善.

应用于空调能量调节的变频技术高效节能，因为它可以根据负载变化随时对压缩机进行无级调节. 这就要求建立Ξ高等学校博论文研究资助项目. 58·制冷学报2/​​1999？ 1995-2004清华同方光盘. 保留所有权利. 制冷剂液体供应的调节范围大. 当前，变频空调中的节流机构普遍用于毛细管和电子膨胀阀两种. 电子膨胀阀具有流量调节范围大，控制精度高，适合计算机控制的特点. 它可以根据负载变化来改变系统的流量，因此系统的运行特性明显优于其他节气门膨胀机构. 如果不考虑其他因素，则最理想的是在变频空调中使用电子膨胀阀，但是电子膨胀阀的价格相对较高，导致空调成本增加. 请注意，大多数情况下，变频空调在某个频率范围内工作，并且毛细管的价格相对较低. 在低功率变频空调中是否可以使用毛细管节流已成为一个问题. 因此，非常有必要对电子膨胀阀的性能和低功率变频空调的毛细管节流进行比较分析. 数量系数α·ε与阀出口处制冷剂的干燥度x之间的关系曲线. 脉冲数图1流量系数与驱动脉冲数的关系曲线2电子膨胀阀的数学模型对于电动直动式电子膨胀阀，通过电子膨胀阀的流量方程可表示为: M =εαF02ρ（P1-P2 ）（1）ε是膨胀校正因子，与孔板前后压力的相对变化，孔口截面积与管道截面积之比及其他因素有关.

α是流量系数，与节流装置的结构形式，承压方式，孔口截面积与管道节流面积之比有关公式中的E·α通常是通过实验或数值计算获得的. 本文中的电子膨胀阀测试是在日本Satake汽车空调的全性能测试台上进行的. 测试环境温度为: 室内27℃（DB），19℃（WB），室外35℃（DB），24℃（WB）. 测试台具有传感器和流量计，用于检测制冷系统所有组件的入口和出口以及空气侧的温度和压力. 所有温度和压力测量点的精度均符合设计要求. 设置测试条件后，测试系统会自动完成数据收集，通讯，计算和控制输出的过程. 根据测试结果，请参见图1和图2. 图1显示了电子膨胀阀的流量系数α·ε与驱动脉冲数之间的关系. 图2是电子膨胀阀的流量. 图2流量系数与出口干燥度之间的关系曲线. 使用最小二乘回归拟合. 图2可以得到以下关系式: α·ε= 0175-011407x（2）公式（1）F0是膨胀阀的开孔面积. 对于本文中使用的锥形阀，其结构如图3所示. 当针形阀开度为h，阀孔径为d，阀针角为β时，通过面积可计算如下: A =π·h·sinβ2d-1 2h·sinβ（3）取Amax =14πd2，当锥角β= 36°时，A Amax = 21568 -h hmax11568×h hmax（4）根据公式（4），可以得到任意脉冲数的孔面积.

2/1999《制冷学报》·59·？ 1995-2004清华同方光盘. 保留所有权利. 图3锥形阀的3带电子膨胀阀的节流变频空调的制冷性能脉冲数图4制冷量，电源频率和驱动脉冲数之间的关系曲线变频空调的频率变化范围宽（通常为20 〜120Hz），研究的测试费用和工作量很大，因此使用经测试验证的仿真计算方法进行研究. 该仿真程序采用文献[1]中经实验验证的压缩机，冷凝器，蒸发器，连接管和蓄能器的数学模型空调膨胀阀和毛细管，本文的电子膨胀阀数学模型构成了完整的仿真程序. 利用编译后的仿真程序，对115马力的小功率变频空调进行了仿真计算，得出了在电子膨胀阀驱动脉冲数不同，压缩机电源频率不同的情况下制冷系统的性能变化曲线. . 计算中使用的电子膨胀阀为FU2 J IKIKIMFC CO.LTD生产的LAM型电子膨胀阀，室内风量: 500m3 / h，室外风量: 1580m3 / h，假定室内外干燥湿球温度不变: 室内干球温度为27℃，湿球温度为19℃；室外干球温度为35℃，湿球温度为24℃.

图4显示了在每个电子膨胀阀驱动脉冲数下系统制冷量与压缩机电源频率之间的关系，从图中可以看出，随着压缩机工作频率从20Hz增加到120Hz，制冷量系统的流量逐渐增加，并且膨胀阀驱动脉冲的数量从300个脉冲增加到500个脉冲，从而对系统进行了控制. 60·制冷学报2/​​1999脉冲数图5 ERR值以及电源频率与驱动脉冲数之间的关系趋势是先增大的趋势更明显. 在每个频率下，脉冲数从100个脉冲开始到500个脉冲时，系统的制冷量先增加然后降低，中间出现一个峰值. 随着频率的增加，对应于最大冷却量的脉冲数量也在增加. 图5显示了在每个电子膨胀阀的驱动脉冲数量下，系统的EER值与压缩机的电源频率之间的关系曲线，从图中可以看出，在每个脉冲打开时，频率从低到高变化，能量效率比EER值先增大然后减小，中间出现一个峰值，但是在某些开口处，每个开口处的最佳值均超过了图中所示的频率范围，从100个脉冲到500个脉冲的脉冲数，能量效率比EER值先增加然后减小，中间出现一个峰值，并且随着频率的增加，对应于最佳能量效率比EER的脉冲数也增加

图中的20Hz和40Hz对应的能效比的EER值为？ 1995-2004清华同方光盘. 保留所有权利. 270脉冲附近有一个交叉点，这是因为20HZ时的蒸发，270脉冲发电机出口处的过热度约为0℃. 由脉冲数的增加引起的冷却能力的增加很小，而功耗的增加很大，因此能量效率比EER值减小. 4电子膨胀阀与毛细管节流变频空调的制冷性能比较[2]毛细管作为节流机构进行计算和实验研究. 当阀门被节流时，计算得出的室内空气量，室外空气量，室内和室外干湿球温度被电子扩展. 当使用电子膨胀阀进行节流时，制冷系统在每个频率上的最佳能效比EER值和对应于最佳EER值的制冷量分别被取出，并与使用毛细管节流的系统性能进行比较. 比较曲线如下: 副膨胀阀与采用毛细管节流的制冷系统的能效比EER值比较图. 从图中可以看出，使用电子膨胀阀节流的系统可以调节驱动脉冲来调节流量面积和流量，以确保系统在每个频率下的冷却性能都优于毛细管. 在20 Hz低频下使用电子膨胀阀比毛细管高144 W（1416％），在80 Hz下使用116 W（5％），在高频下635 W（17％） 120 Hz.

也就是说，当频率越来越低时，具有电子膨胀阀节流功能的系统的冷却能力的优势比普通频率的优势更重要. 如图7所示，在低频20Hz时，电子膨胀阀的能效比毛细管制冷系统高01284（10％），在80Hz时，EER值高于0116（6％），并且高频120Hz（16％）时比0128高. 即，使用电子膨胀阀在低频和高频下节流以及毛细管节流也具有可接受的冷却性能. 频率（HZ）图6制冷量比较图频率（HZ）图7 EER值比较图图6是使用电子膨胀阀和毛细管的制冷系统的制冷量比较图. 图7为用电5的结论. 以实验验证的变频空调制冷系统的数学模型为研究对象，以115马力的变频空调为研究对象，采用电子膨胀机时的制冷性能为研究对象. 模拟并分析了阀门节流. 不同压缩机电源频率和电子膨胀阀驱动脉冲数（开度）下的性能变化曲线. 比较了空调节流时毛细管和电子膨胀阀的性能比较. 分析表明，在所有工作频率范围内，电子膨胀阀的节流性能均优于毛细管节流阀，并且在低频和高频下均具有优势. 更显着的是，在常用频率范围（40Hz-80Hz）下，使用毛细管节流的性能也令人满意，表明在低功率变频空调上使用毛细管节流也是可行的.

符号表ε-膨胀校正系数α-流量系数P1-电子膨胀阀入口处的压力，巴P2-电子膨胀阀出口处的压力，巴ρ-制冷剂入口处的制冷剂密度电子膨胀阀，kg / 2/1999制冷学报·61·？ 1995-2004清华同方光盘. 保留所有权利. M3 F0 —电子膨胀阀通过面积，m2 x —电子膨胀阀出口制冷剂干燥度参考值[1]于炳峰，王志刚，何晓明变频空调制冷系统流体机械填充能力的影响分析与确定原理1998，9 2．何晓明空调膨胀阀和毛细管，王志刚，于炳峰，单毛细管性能分析流体机械小型制冷变频空调制冷系统，1998，12〔3〕张志友编着制冷与设备原理，机械工业出版社，1991〔4〕陶文秀，等. 总传热数值西安交通大学出版社，1988·62·制冷学报2/​​1999？ 1995-2004清华同方光盘.

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