热泵喷气增焓原理、热力计算、最佳补气量

一、喷气增焓原理：

1、喷气增焓主要指的就是喷气增焓的压缩机，在压缩机中间多了一个吸气口，从过冷器回来的气态制冷剂进入该吸气口达到压缩机的中间腔，从而降低中间腔的温度。

2、 系统增加主要包含： 喷气增焓压缩机、经济器（闪蒸器） ；其余部件同普通制冷系统。

3、 通过产生蒸汽来冷却主循环的制冷剂，蒸汽就是从第二个吸口进入压缩机的（ 直接进入压缩机的中间腔 ）， 其压缩过程被补气过程分割成两段 , 变为准二级压缩过程。

4、喷气降低排气温度，同时降低其排气过热度，减少 冷凝器 的气相换热区的长度，增加两相换热面积，提高 冷凝器 的换热效率，当蒸发温度和冷凝温度相差越大会产生越好的效果，所以在低温环境下效果更明显。

喷气增焓压缩过程可分 3 步：

1、 压缩机吸入状态 1 的蒸汽，被封闭压缩到状态 a；

2、 腔内状态 a 的原有气体与通过补气口进入压缩机工作腔的气体混合，随后边补气边混合边压缩，直至工作腔与补气口脱离，这时工作腔内的气体状态由补气前的状态 a 变为补气后的状态 b；

3、 工作腔与补气口脱离后，其内的气体从状态 b  被封闭压缩到状态 2。

二、喷气增焓系统原理：

喷气增焓一般具有两种形式：

01、经济器系统；

02、闪蒸器系统；

1、闪蒸器系统：

制冷剂流程：

压缩机排气—四通阀—冷凝器—闪蒸器——节流结构（压缩机喷射口）—蒸发器—压缩机吸气口

闪蒸器系统与压焓图

从冷凝器出来后的高压制冷剂液体分为两路：制冷回路和补气回路。其中，2′-4 为冷凝过程，4-6 为绝热节流过程，6-7 为补气吸热蒸发过程，6-4′为制冷剂蒸气冷凝放热过程，4′-5′为制冷剂蒸气绝热节流过程，5′-1 为制冷剂蒸气蒸发吸热过程，1-8 为压缩机的压缩过程，8-9-7 为制冷蒸气与补气蒸气混和过程，9-2′为压缩过程。

2、经济器系统

制冷剂流程：

压缩机排气—四通阀—冷凝器—（节流结构）经济器——节流结构（压缩机喷射口）—蒸发器—压缩机吸气口

经济器系统原理图与压焓图：

压缩机排气—四通阀—冷凝器—（节流结构）经济器——节流结构（压缩机喷射口）—蒸发器—压缩机吸气口；

三、喷气增焓热力计算案例：

优点分析：

 

1、提高制冷量

从压焓图上我们可以很简单的看出，喷气增焓的单位制冷量高于普通的制冷循环；增加的制冷量来自于二次节流产生的焓差；

 

2、低温运行稳定

喷气增焓还有一个好处，就是可以降低排气温度；尤其是在低温运行时，压缩机的压比比较大的时候，排气温度此时就会很高。

如果开启了喷气增焓模式，低温气态的制冷剂直接进入中间腔，降低压缩机内部的温度，从而降低压缩机出口的排气温度，提高制冷系统的运行稳定性。

我们以闪蒸系统为例子展示下：

我们一下面的例子来讲解：

已知：制冷剂R410A，冷凝温度48℃，过冷度6℃；蒸发温度-20℃，过热度8℃，管道、换热器压力降我们先为0，管道的温度降也为0 ，输入参数如下：

 

计算结果如下：

根据以上计算结果，我们得到如下表格：

根据每个点的压力和焓值，我们一一绘制相应的曲线，最终绘制的系统循环压焓图如下：

压焓图的绘制，我们主要绘制 冷凝线、蒸发线、一次节流、二次节流、闪蒸过程、一次压缩、混合、二次压缩 这些过程线就可以，感兴趣的小伙伴可以自行尝试，视频中我们会详细展示绘制过程。

四、最佳补气量计算案例：

我们利用上几节课的喷气增焓（经济器）模型，通过改变蒸发温度时候，来计算出最佳的中间压力和喷气量的数据，并利用这些数据形成曲线图，得出一些结论，指导大家在实际工作中的设计与调试。

我们先按照之前的方法，分别计算蒸发温度为-25℃、-20℃、-15℃、-10℃、0℃、7.5℃时候的数据；

通过中间压力控制按钮，调节不同中的间压力；再调整经济器的过冷度，计算出喷射比a，与混合状态计算出的a1值进行比对，如果两者差值很小，则我们认为此时的喷射比假定是正确的。

其计算结果分别如下：

以上红色字体均为该蒸发温度和冷凝温度下，最佳的中间压力和喷射比。

经过汇总数据如下：

我们先来分析下最佳中间压力与SQRT（Pe*Pc）之间的关系：

以上曲线，橙色是SQRT（Pe*Pc）的计算值；蓝色是我们仿真模拟值，通过求取平均值，我们发现如下规律：

最佳中间压力=0.75*SQRT（Pe*Pc）

这个与文献上的研究成果0.7~0.9结果一致；不同的制冷剂有不同的系数，关于其他制冷剂，同行们可以自行尝试下。

我们看下，随着环境温度的变化，喷射量是如何变化的呢？

根据以上计算，我们有如下结论：

当环境温度为常温时，一般的补气量是9%-13%；

环境温度低于0℃时，补气量为15%-20%；

今天的应用我们讲解到这里，我们下节课探究下，常温下到底要不要开启喷气增焓的功能；将对比不开启和开启的制热量、功率、排温、能效等参数，给大家一些有指导意义的结论。