5.5　熱泵工質(zhì)的充注量

5.5.1　熱泵工質(zhì)充注量的簡略估算方法

熱泵中某一部分內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量估算方法為：

M_Ri=V_NiC_Yiρ_L　　（5-6）

式中，M_Ri為熱泵某一部分內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量，kg；V_Ni為熱泵某一部分的內(nèi)容積，m³；C_Yi為熱泵某一部分的充注系數(shù)，無量綱；ρ_L為一定壓力下工質(zhì)飽和液的密度，kg/m³。

熱泵各部分的充注系數(shù)如表5-7所示。

熱泵中工質(zhì)的總充注量約為各部分內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量之和，即：

　?。?-7）

式中，M_R為熱泵中工質(zhì)的總充注量，kg。

熱泵中工質(zhì)的大部分存在于蒸發(fā)器和冷凝器中，由于蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)存在氣液兩相流動，采用充注系數(shù)法估算誤差可能較大，當(dāng)要求較準(zhǔn)確估算時(shí)，可采用空泡系數(shù)法。

5.5.2　熱泵蒸發(fā)器中工質(zhì)充注量的計(jì)算

對蒸發(fā)器（干式蒸發(fā)器），其內(nèi)部一般分為兩相區(qū)和過熱區(qū)。兩相區(qū)內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量為：

M_RELV=V_ELVρ_ELV　?。?-8）

過熱區(qū)內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量為：

M_RESH=V_ESHρ_ESH　?。?-9）

式中，M_RELV為蒸發(fā)器內(nèi)兩相區(qū)內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量，kg；V_ELV為蒸發(fā)器內(nèi)兩相區(qū)的內(nèi)容積，m³；ρ_ELV為蒸發(fā)器內(nèi)兩相區(qū)工質(zhì)的當(dāng)量密度，kg/m³；M_RESH為蒸發(fā)器內(nèi)過熱區(qū)內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量，kg；V_ESH為蒸發(fā)器內(nèi)過熱區(qū)的內(nèi)容積，m³；ρ_ESH為蒸發(fā)器內(nèi)過熱區(qū)工質(zhì)氣體的密度（近似等于蒸發(fā)壓力下工質(zhì)的飽和氣密度），kg/m³。

設(shè)蒸發(fā)器內(nèi)兩相區(qū)和過熱區(qū)的內(nèi)容積之比與傳熱量之比相同，則近似有：

　　（5-10）

　?。?-11）

式中，V_NE為蒸發(fā)器的內(nèi)容積，m³；h_EV為工質(zhì)在蒸發(fā)壓力下飽和氣的焓，kJ/kg；h_CL為工質(zhì)在冷凝壓力下飽和液的焓，kJ/kg；c_pEV為工質(zhì)在蒸發(fā)壓力下飽和氣的比熱容，kJ/（kg·℃）；t_ESH為工質(zhì)在蒸發(fā)器出口處的溫度， ℃；t_E為工質(zhì)在蒸發(fā)壓力下的飽和溫度， ℃。

蒸發(fā)器兩相區(qū)內(nèi)某干度時(shí)工質(zhì)的當(dāng)量密度為：

ρ_ELVX=α_Eρ_EV+（1-α_E）ρ_EL　?。?-12）

　?。?-13）

　　（5-14）

式中，ρ_ELVX為蒸發(fā)器兩相區(qū)內(nèi)某干度時(shí)工質(zhì)的當(dāng)量密度，kg/m³；α_E為空泡系數(shù)，無量綱；ρ_EV為蒸發(fā)壓力下飽和氣的密度，kg/m³；ρ_EL為蒸發(fā)壓力下飽和液的密度，kg/m³；s_E為氣液滑動比，無量綱；x_E為工質(zhì)的干度，無量綱。

設(shè)工質(zhì)在蒸發(fā)器進(jìn)口處（即兩相區(qū)開始處）干度為x_E0，在兩相區(qū)結(jié)束處干度為1，且工質(zhì)干度在兩相區(qū)內(nèi)沿流程按線性變化，則蒸發(fā)器兩相區(qū)內(nèi)當(dāng)量密度為：

　　        （5-15）

式中，v_EV為蒸發(fā)壓力下飽和氣的比體積，m³/kg；v_EL為蒸發(fā)壓力下飽和液的比體積，m³/kg；x_E0為蒸發(fā)器進(jìn)口處工質(zhì)的干度，無量綱。

蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)的充注量為：

M_RE=M_RELV+M_RESH　?。?-16）

5.5.3　熱泵冷凝器中工質(zhì)充注量的計(jì)算

對冷凝器，其內(nèi)部一般分為過熱區(qū)、兩相區(qū)和過冷區(qū)。過熱區(qū)內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量為：

M_RCSH=V_CSHρ_CSH　　        （5-17）

兩相區(qū)內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量為：

M_RCLV=V_CLVρ_CLV　　        （5-18）

過冷區(qū)內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量為：

M_RCSC=V_CSCρ_CSC　　（5-19）

式中，M_RCSH為冷凝器內(nèi)過熱區(qū)內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量，kg；V_CSH為冷凝器內(nèi)過熱區(qū)的內(nèi)容積，m³；ρ_CSH為冷凝器內(nèi)過熱區(qū)工質(zhì)氣體的密度（近似等于冷凝壓力下工質(zhì)的飽和氣密度），kg/m³；M_RCLV為冷凝器內(nèi)兩相區(qū)內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量，kg；V_CLV為冷凝器內(nèi)兩相區(qū)的內(nèi)容積，m³；ρ_CLV為冷凝器內(nèi)兩相區(qū)工質(zhì)的當(dāng)量密度，kg/m³；M_RCSC為冷凝器內(nèi)過冷區(qū)內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量，kg；V_CSC為冷凝器內(nèi)過冷區(qū)的內(nèi)容積，m³；ρ_CSC為冷凝器內(nèi)過冷區(qū)工質(zhì)液體的密度（近似等于冷凝壓力下工質(zhì)的飽和液密度），kg/m³。

設(shè)冷凝器內(nèi)過熱區(qū)、兩相區(qū)和過冷區(qū)的內(nèi)容積之比與傳熱量之比相同，則近似有：

　　（5-20）

　?。?-21）

　　（5-22）

式中，V_NC為冷凝器的內(nèi)容積，m³；c_pCV為工質(zhì)在冷凝壓力下飽和氣的比熱容，kJ/（kg·℃）；t_CSH為工質(zhì)在冷凝器進(jìn)口處的溫度（約等于壓縮機(jī)的排氣溫度）， ℃；t_C為工質(zhì)在冷凝壓力下的飽和溫度， ℃；h_CV為工質(zhì)在冷凝壓力下飽和氣的焓，kJ/kg；h_CL為工質(zhì)在冷凝壓力下飽和液的焓，kJ/kg；c_pCL為工質(zhì)在冷凝壓力下飽和液的比熱容，kJ/（kg·℃）；t_CSC為工質(zhì)在冷凝器出口處的溫度， ℃。

設(shè)工質(zhì)在冷凝器兩相區(qū)開始處干度為1，在兩相區(qū)結(jié)束處干度為0，且工質(zhì)干度在兩相區(qū)內(nèi)沿流程按線性變化，則冷凝器兩相區(qū)內(nèi)當(dāng)量密度為：

　?。?-23）

式中，s_C為冷凝器兩相區(qū)內(nèi)的氣液滑動比，無量綱；v_CV為冷凝壓力下飽和氣的比體積，m³/kg；v_CL為冷凝壓力下飽和液的比體積，m³/kg。

冷凝器內(nèi)工質(zhì)的充注量為：

M_RC=M_RCSH+M_RCLV+M_RCSC　　        （5-24）