R448A和R455A在复叠制冷系统中替代R404A的性能分析

郜文静， 王子龙， 周 颖

（1.上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093；2.上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093）

随着我国经济的快速发展和生产需要，高低温试验箱得到了广泛应用，用来模拟不同的试验环境，检验各类元器件对不同环境温度的适应性、可靠性和安全性[1]。高低温试验箱常用复叠制冷系统来获取−70～−40 ℃的低温，这是因为单级压缩系统受压缩比的限制常用于普冷领域，所以，在更低温的环境中一般采用复叠式制冷系统，将总温差分割成多段，每段温区采用合适的制冷剂，使得低温区的循环蒸发温度更低[2-3]。但是，目前试验箱高温级循环的主要工质是R404A，其GWP值（全球变暖潜能值）较高，将受到欧盟等相关法规的限制而逐步淘汰，所以，对新型制冷剂的探究在低温制冷领域显得非常重要[4]。

国内外学者对R404A作为制冷工质的复叠系统进行了大量研究。Roy等[5]对 R41/R404A和R170/R161复叠制冷循环进行了数值分析，结果表明，当蒸发温度从−60 ℃升高至−30 ℃时，相比R41/R404A的制冷系统而言，R170/R161系统的COP（制冷系数）提高了6.7%～8.9%，㶲损失降低了16.2%～13.4%。Sun等[6]分析了R41/R404A和R23/R404A复叠制冷系统的热力性能，结果表明，蒸发温度为−60～−30 ℃时，R41/R404A系统的低压级压缩机排气温度比R23/R404A系统高，但是，R41/R404A系统的最佳COP优于R23/R404A系统，最大㶲效率比R23/R404A系统的高1.4%。文献[7]从能耗、环保性、管路尺寸及系统成本等方面对超市应用中的R404A/CO2，R22和R404A制冷系统进行了分析，结果表明，R404A/CO2复叠系统的能耗比R22，R404A系统低24.7%，15.5%，且对环境的影响远小于其他2个系统。赖艳华等[8]利用熵产最小法对R404A/CO2复叠制冷系统进行了分析，结果表明，在最佳中间温度下，系统的总熵产最小，高、低温级压缩机、冷凝蒸发器和高温级节流阀的熵产占总熵产的80%。……