制冷剂迁移和气液分离器对热泵性能的影响

压缩机液击现象及其原因制冷剂或润滑油随气体吸入压缩机气缸时损坏吸气阀片的现象，以及进入气缸后没有在排气过程迅速排出，在活塞接近上止点时被压缩而产生的瞬间高液压的现象通常被称为液击。

液击可以在很短时间内造成压缩受力件，如：排气阀片、阀板、阀板垫、活塞（顶部）、活塞销、连杆、曲轴、轴瓦等损坏。

制冷压缩机液击通常会有一下现象：●吸气阀片断裂；●制冷压缩机连杆断裂；●连杆不同于抱轴；●活塞咬缸；●电机会超负荷运转；●电机发热严重，热保护器会动作。

一、液击原因分析能引起压缩机液击的液体不外乎如下几种来源：1.回液（液态制冷剂或润滑油）；2.带液启动时的泡沫；3.压缩机内的润滑油太多。

下面将对这几种原因逐一分析。

回液原因指压缩机运行时蒸发器中的液态制冷剂通过吸气管路回到压缩机的现象或过程。

使用膨胀阀的制冷系统，回液与膨胀阀选型和使用不当密切相关。

膨胀阀选型过大、过热度设定太小、感温包安装方法不正确或绝热包扎破损、膨胀阀失灵都可能造成回液。

对于使用毛细管的小制冷系统而言，加液量过大会引起回液。

利用热气融霜的系统容易发生回液，无论采用四通阀进行热泵运行，还是采用热气旁通阀时的制冷运行，热气融霜后会在蒸发器内形成大量液体，这些液体在随后的制冷运行开始时既有可能回到压缩机。

此外，蒸发器结霜严重或风扇故障时传热变差，未蒸发的液体会引起回液。

冷库温度频繁波动也会引起膨胀阀反应失灵而引起回液。

回液引起的液击事故大多发生在压缩机的气缸与回气管是直接相通的压缩机结构上，一旦回液，就很容易引发液击事故。

即使没有引起液击，回液进入汽缸将稀释或冲刷掉活塞及汽缸壁上的润滑油，加剧活塞磨损。

对于回气冷却型半封闭和全封闭压缩机，少量的回液吸收电机发热量难引起液击。

但会稀释曲轴箱内的润滑油。

含有大量液态制冷剂的润滑油粘度低，在摩擦面不能形成足够的油膜，导致运动件的快速磨损。

显然，回液不仅会引起液击，还会稀释润滑油造成磨损。

磨损时电机的负荷和电流会大大增加，久而久之将引起电机故障。

制冷剂的迁移现象：
1．油气迁移：这是最常见的一种冷剂迁移现象，可能导致润滑油和机油分离器中的油被冷剂带走，到达不应该存在的部位，例如蒸发器、冷凝器等。

这种情况通常是由于蒸发器温度不到位或负荷超过设计值导致的。

为了解决这个问题，需要提高蒸发器和冷凝器的温度、调节机组运行负荷、增加油分离器和过滤器的效用等措施。

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2．相变迁移：指冷凝器中的液体冷剂由于过热蒸发，变成气体冷剂，并通过压缩机的压缩作用重新变回液体冷剂，但原本的润滑油和机油分离器中的油却被带走了。

这种情况可能是由于过热度太高或压缩机的问题引起的。

可以通过检查制冷机的液体过热量和化油器或油分离器来防止这种现象发生。

3．液态制冷剂迁移：当压缩机停机时，液态制冷剂会在压缩机曲轴箱内积累。

只要压缩机内温度比蒸发器内的温度低，压缩机和蒸发器之间的压差将驱使制冷剂向更冷的地方迁移。

在寒冷的冬天，这种现象最容易发生。

此外，即使在系统停机后，由于曲轴箱内冷冻油对制冷剂的吸引，迁移现象也可能发生。

如果过量的液态制冷剂迁移进入压缩机的曲轴箱，可能会导致严重的液击现象，甚至导致压缩机损坏。

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4．液击：当液态制冷剂迁移进入曲轴箱，再开机时可能会发生液击现象。

在某些情况下，由于管道结构或部件位置的关系，液态制冷剂可能在停机期间积聚在吸气管或蒸发器内，并在开机时以纯液体
的形式高速进入压缩机，这可能导致液击现象。

制冷剂对空气源热泵性能的影响摘要：随着科技的进步，人们的生活水平逐渐提高，也随着不可再生资源一点点被消耗，人们的环保意识也在提高。

在供暖方面，我们希望有一种新型且节能的供暖方式来代替传统的供暖方式以减少资源的消耗。

空气源热泵作为一种无污染且安装方便的供暖方式近几年得到广泛应用。

但在低温下此供暖方式却存在着制热效率低下，排气温度过高，严重时热泵无法运行等诸多问题。

本文针对上述所涉及到的问题，通过阅读文献查找资料，对低温空气源热泵进行性能研究，分析影响低温空气源热泵性能的因素并指出改进方法以及总结与低温空气源热泵相关的研究成果，本文具体比较了部分制冷剂在不同循环方式下的性能，分析了结霜问题对热泵性能的影响并提出了除霜措施以及适合低温工况下热泵运行的循环方式，寻求低温工况下更好的解决方案。

关键词：低温空气源热泵；改进方法；解决方案一、引言中国的能源需求仍在增加，过去十年我国能源消耗增长54.6%，目前以煤炭为主的能源结构无法改变。

我国在2017年的能源消耗中，煤炭占60%，石油占19%，可再生能源占12%，天然气占7%，核能占2%。

我国的能源结构存在一定问题，煤炭使用率过高，导致环境问题突出。

因此我国能源结构需要进一步提高清洁能源的比重。

目前我国北方供暖以燃煤为主，散煤因价格较低成为冬季供暖的重要燃料。

其中生活用煤占总用煤的九成以上。

据炉具行业不完全统计，2015年制造的炉具有七成以上是劣质低效率的，这使人们供暖所需燃煤量越来越多。

散煤的不充分燃烧会生成对大气环境有害的气体，如氮氧化物，硫氧化物等，因为没有控制污染物排放的装置，在污染物排放方面，民用燃煤污染物排放量远远高于工业和电厂锅炉的污染物排放量，造成冬季严重的大气污染。

二、制冷剂的性质不同的制冷剂有着不同的热力性质，并且同种制冷剂在不同的热力循环下性能也有所不同。

在进行各种制冷剂热力循环分析前，先简单介绍一下几种常见的制冷剂。

2.1 R22R22属HCFC类物质，也是目前使用最广泛的中低温制冷剂。

多种制冷剂热泵循环性能的对比分析热泵是一种利用制冷剂循环工作原理实现供暖和制热的设备。

制冷剂在热泵循环中扮演着重要角色，其性能直接影响到热泵的循环效率和能耗。

目前市场上常用的制冷剂有多种，包括氨、二氧化碳、氯氟烃等。

本文将对这些制冷剂在热泵循环中的性能进行对比分析。

首先，我们来看氨制冷剂。

氨在热泵循环中具有较高的制冷性能，具有较高的制冷系数。

相比之下，氨具有较低的温度极限，通常在-50℃到5℃之间使用。

此外，氨具有较高的蒸发潜热，对于低温应用非常适合。

但是，氨的毒性较大，使用过程中需要严格控制泄露，以免对环境和人体造成危害。

其次，二氧化碳制冷剂是一种环保型的选择。

二氧化碳在热泵循环中具有较高的制冷效能，并可以在比较宽的温度范围内工作，通常在-50℃到80℃之间使用。

此外，二氧化碳制冷剂具有较高的热导率和较低的黏度，能够有效提高热交换效果。

但是，二氧化碳制冷剂的工作压力较高，对于设备的设计和安全性要求较高。

再次，氯氟烃是一类常用于家用热泵的制冷剂。

氯氟烃在热泵循环中具有较好的制冷性能，通常在-50℃到110℃之间使用。

氯氟烃制冷剂具有较低的毒性，对环境较为友好，但是会对臭氧层产生破坏。

因此，国际上已经禁止使用一些含有氯氟烃的制冷剂，逐步向使用替代品转变。

此外，还有一些其他的制冷剂，如烃类制冷剂（如丙烷、异丁烷等）和氟烷制冷剂（如R134a、R410a等）。

烃类制冷剂具有较低的全球变暖潜势和较低的毒性，但易燃、易爆且不稳定，需要严格的安全措施。

氟烷制冷剂具有较高的制冷效能和可靠性，但对环境的影响仍需要关注。

综上所述，不同制冷剂在热泵循环中具有各自的优势和适用范围。

在选择制冷剂时，需要考虑制冷性能、安全性、环保性以及使用的温度范围等因素。

未来，随着对环境友好型制冷剂的需求增加，热泵中环保制冷剂的使用将逐渐普及，并得到进一步优化和发展。

R290分体式空调器中制冷剂分布与安全性钟志锋;唐唯尔;周晓芳;何国庚;蔡德华;朱奕豪【摘要】采用实验研究的方法,针对R290分体式空调器的结构特点,将分体式空调器分成6个单独的部件,分别对不同充灌量条件下的1P和1.5P R290分体式空调器各个部件的制冷剂分布规律进行研究.实验结果表明开机状态下虽然制冷剂在冷凝器中的分布最多,但整个低压侧的制冷剂量占整个系统充灌量的50％-60％,但在关机后1.5小时,低压侧的制冷剂量占整个系统充灌量的85％-92％.【期刊名称】《低温工程》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】7页(P38-43,62)【关键词】R290;分体式空调器;制冷剂分布;安全性【作者】钟志锋;唐唯尔;周晓芳;何国庚;蔡德华;朱奕豪【作者单位】环境保护部对外合作中心项目三处北京 100035;华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074;环境保护部对外合作中心项目三处北京 100035;华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074;华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074;华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TB612;TB6641 引言由于对臭氧层的破坏作用和全球气候变暖趋势的日益严重，国际社会相继签订的《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》开始了对作为常用制冷剂的CFCs和HCFCs物质的禁用进程，以及对高GWP的HFCs的限制减排进程尤其是2007年召开的第19届蒙特利尔缔约国会议达成了加速淘汰HCFCs物质的决议，作为房间空调器制冷剂的HCFC22的应用因而受到极大冲击，HCFC22的替代已经成为制冷空调界的迫切任务。

碳氢化合物作为制冷剂曾经在制冷空调行业发展初期得到应用，由于其强可燃性的特点，在安全性更为优越的CFCs和HCFCs出现后拒绝逐渐被取代。

但由于碳氢化合物是天然存在的物质，与自然的亲和性已经延续了数百万年，其ODP和GWP值均为0，不会对环境造成任何危害［1］。

新能源电动汽车低温热泵型空调系统研究作者：***来源：《专用汽车》2024年第07期摘要：随着电动化技术的快速发展，新能源汽车已经逐渐取代传统的燃油汽车，并且成为当今社会发展的主流。

但是新能源电动车在冬天使用电热采暖技术消耗能量很大，直接影响其经济性能，且会减小其续航里程。

为保障电动汽车能源的经济性，可以采用热泵空调系统进行采暖，不仅能有效减少低温制热性能衰减的问题，而且可以达到延长汽车续航里程的效果，因此该类系统成为降低新能源电动汽车能耗的关键手段。

据此，主要聚焦新能源电动汽车低温热泵型空调系统，通过实验和模拟分析，探讨其工作原理、性能优化及关键部件设计。

结果表明，该系统能有效提升低温环境下的空调效果，降低能源消耗，有利于推动新能源汽车技术发展。

关键词：新能源；电动汽车；低温热泵；空调系统中图分类号：U469.7 收稿日期：2024-05-14DOI：1019999/jcnki1004-02262024070201 新能源电动汽车低温热泵型空调系统性能新能源电动汽车低温热泵型空调系统，一般是建立在热泵原理的基础上而研发的，它能促进电动汽车外部低品位热能的转化，使其成为高品位热能的形式，再将其传输到车体的内部，能够实现对车体内部温度的合理调节。

此类系统可以帮助新能源电动汽车减少对能源的损耗，充分发挥其能效，有利于提高产品的续航能力。

对新能源电动汽车低温热泵型空调系统性能进行研究时，可以模拟电动汽车环境实验舱，并借助一台热泵型电动汽车空调系统，在调整实验舱内部温度和湿度时，利用不同的设定值，再将热泵型电动汽车空调系统启动，对其制热、制冷、除湿等多方面的性能表现予以观察[1]。

结果显示，在制热和制冷两种模式下，新能源电动汽车低温热泵型空调系统的性能良好。

以制冷模式为例，随着实验舱温度的下降，从35 ℃降至25 ℃，此时系统的能效比为2.1；在制热模式下，随着实验舱温度的上升，从15 ℃升到达25 ℃，此时系统的能效比为2.3。

新能源汽车热泵空调系统概述发布时间：2021-06-15T16:01:29.130Z 来源：《基层建设》2021年第7期作者：牟士龙[导读] 摘要：近年来，我国的汽车行业有了很大进展，新能源汽车越来越受到重视。

曼德电子电器有限公司保定热系统分公司河北省保定市 071000摘要：近年来，我国的汽车行业有了很大进展，新能源汽车越来越受到重视。

新能源汽车是未来发展趋势。

本文介绍新能源热泵空调系统现行的设计思路，及相关零部件的应用，总体布置热点等。

关键词：热泵空调；总布置设计；纯电动汽车引言热泵空调系统，目前主流研发方向分为直接式热泵系统和间接式热泵系统，热泵系统目前主要应用零部件包含室内换热器、室外换热器、板式换热器、过冷器、电磁阀SOV、电子膨胀阀EXV、干燥罐、气液分离器、电动压缩机、高压加热器、水路比例阀、电子水泵和同轴管等部件。

1直接热泵系统概述直接热泵系统在原常规系统基础上增加室内换热器集成在空调器总成内，在热泵模式下，有压缩机排出的高温高压气体直接进入室内换热器，以此来进行对成员驾舱的采暖，此种模式无需经水源转换热量，直接将空气施加于室内换热器芯体上进行换热，换热效率高，COP较普通高压PTC采暖效率增加2-3倍，能满足大部分地区冬季取暖需求，在部分严寒地区冬季采暖可增加PTC加热器来补足所需采暖量，此系统更适用于小型EV车型，系统简单，整车布置所需空间易满足。

因空调器内增加室内换热器，故空调器与常规系统存在结构上的不同，从电动车和燃油车车辆平台化方面考虑存在一定的弊端。

2 间接热泵系统概述间接热泵系统整体架构相较于直接热泵系统更加复杂，相对应功能模式更加多样化，应用零部件类型多，管路布置复杂，对整车热管理及整车布置提出了较高的要求；间接热泵系统应用水冷冷凝器为热源对驾驶员舱提供热量，故而相较于常规系统车内空调器总成主要换热芯体仍旧是蒸发器和暖风芯体，对于整车及零部件而言可以尽可能的减少零部件开发的投入及后期配置的划分；间接热泵系统目前在研项目热泵模式下最低工作温度可达-18℃，譬如华为刚刚发布的热管理架构中热泵最低工作温度为-18℃，间接热泵系统相较直接式热泵系统适用新能源车型更加宽泛，常规EV车型、PHEV车型、HEV等车型均可配置，两种热泵系统架构目前各大空调厂商正在争相研发。

气液分离器气液分离器在热泵或制冷系统中的基本作用是分离出并保存回气管里的液体以防止压缩机液击。

因此，它可以暂时储存多余的制冷剂液体，并且也防止了多余制冷剂流到压缩机曲轴箱造成油的稀释。

因为在分离过程中，冷冻油也会被分离出来并积存在底部，所以在气液分离器出口管和底部会有一个油孔，保证冷冻油可以回到压缩，从而避免压缩机缺油。

气液分离器的基本结构见图,主要分为立式，卧式和带回热装置，在一些小系统如冰箱，会用一些铜管做一个简单的气液分离器，如图右下角。

气液分离器的工作原理是带液制冷剂进入到气液分器时由于膨胀速度下降使液体分离或打在一块挡板上，从而分离出液体。

气液分离器的设计和使用必须遵循以下原则：1．气液分离器必须有足够的容量来储存多余的液态制冷剂。

特别是热泵系统，最好不要少于充注量的50%，如果有条件最好做试验验证一下，因为用节流孔板或毛细管在制热时节流，可能会有70%的液态制冷剂回到气液分离器。

还有高排气压力，低吸气压力也会让更多的液态制冷剂进入气液分离器。

用热力膨胀阀会少一些，但也可能会有50%流到气液分离器，主要是在除霜开始后，外平衡感温包还是热的，所以制冷剂会大量流过蒸发器而不蒸发从而进入气液分离器。

在停机时，气液分离器是系统中最冷的部件，所以制冷剂会迁移到这里，所以要保证气分有足够的容量来储存这些液态制冷剂。

2．适当的回油孔及过滤网保证冷冻油和制冷剂回到压缩机。

回油孔的尺寸要尽量保证没液态制冷剂回流到压缩机，但也要保证冷冻油尽量可以回到压缩机。

如果是运行中气液分离器中存有的液态制冷剂，推荐使用直径0.040 in (1.02mm),，如果是因为停机制冷剂迁移到气液分离器推荐使用0.055 in (1.4mm)（谷轮的应用工程手册是直接给出-0.050 in -1.3 mm，并给出一般气液分离器是-3.2mm。

当然如果有条件也可能用试验优化这个尺寸，以达到最好效果。

还有过滤网，谷轮推荐使用不小于30X30目（0.6mm孔径），这里推荐使用50X60 目，这里好象有点矛盾，不过考虑到在中国空调安装的水平，特别是分体式的安装，经常会有杂质进入系统，所以用大点孔径会稳妥些。