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带经济器的补气式热泵空调系统能够有效克服单级热泵系统在低温环境下运行性能较差的问题,可提高空调系统的制热量与制热效率,并显著降低压缩机排气温度,提升空调系统运行的稳定性。与传统单级热泵系统相比,补气式热泵系统的特点是在冷凝器出口增设了一条补气回路,通过经济器换热,增大系统制热量,并在压缩机上增设了用于制冷剂进入的补气孔,因此补气式热泵系统的控制与运行都更为复杂。本文首先分析了使用R134a为工质的带补气孔的涡旋压缩机补气压缩过程,并利用MATLAB/SIMULINK与REFPROP联合仿真,设计了单级压缩热泵系统与带有经济器的补气式压缩热泵系统的性能参数计算程序,将两种热泵系统在不同环境温度下的制热量、制热COP等进行了对比分析,结果显示:在本文所定义的工况条件下,即环境温度为-15℃至0℃,与单级压缩热泵系统相比,带有经济器的补气式热泵系统在具有最佳补气量的条件下,系统的制热量、压缩机耗功及制热COP较高,而排气温度较低。随环境温度升高,两种系统的COP差值逐渐缩小,当环境温度为0℃时,两种系统COP相差小于5%,因此可以把环境温度0℃定为切换系统运行方式的温度切换点,当环境温度低于0℃时,可使用补气式热泵系统,环境温度高于0℃时,可使用单级压缩热泵系统。进行了单级压缩系统与补气式热泵系统在不同环境温度下的性能试验,试验结果表明:两种热泵系统的制热量、压缩机耗功与制热COP随室外环境温度的变化规律相同,均随环境温度的降低而下降,由于压缩机转速随环境温度降低而升高,排气温度随环境温度的降低而升高。但由于补气压缩系统在低温环境下可以有效提升热泵空调系统的制热性能,因此相较于单级压缩热泵系统而言,补气式热泵空调系统的制热性能随环境温度的降低而下降的速率较慢。在-15℃的条件下,使用R134a工质的补气式压缩系统的制热量较单级系统提升25%,制热COP较单级系统提升14%,且压缩机排气温度不超过100℃,可保证系统安全运行。提取补气式涡旋压缩机的流道模型开展三维仿真,对不同工况下压缩腔内部的流场进行分析。工况分别为:在保持排气压力不变的条件下调节压缩机转速、保持压缩机转速一定的条件下调节排气压力。结果表明,在压缩机的排气压力与转速分别升高的情况下,压缩腔内的压力、温度场及速度分布趋势保持不变,但数值均有升高,其中提升排气压力对速度场的提升更加明显。得到了不同工况下,排气口质量流量随时间的变化规律。保持不同工况下的进气压力为0.15MPa,进气过热度为5℃,在相同转速下,随着排气压力升高,排气量增大;在相同排气压力下,随着转速的增大,排气量减小。