曹小林 曾 伟 陈 惠 曹双俊 王芳芳

(中南大学能源科学与工程学院 长沙 410083)

直接膨胀式地源热泵与常规地源热泵不同之处在于：直接膨胀式地源热泵系统将制冷剂直接通入地下U形埋管，使制冷剂与土壤换热，减少中间换热环节。然而，直膨式地源热泵系统在供热模式下，存在回油问题。制冷剂与土壤换热，由液态变为气态，当制冷剂蒸气速度较小时，被制冷剂带入U形地埋管中的润滑油不能被带回压缩机中，随着系统的运行，压缩机因缺油不能正常工作[1-3]。Safemazandaranid[4]提出两种方法解决压缩机回油，一种方法是在压缩机排气口安装高效油分离器，另一种方法是使用管径较小的埋地铜管，确保制冷剂有足够大的流速，以顺利实现回油。Kesim等[5]理论推导了在垂直管路中确保成功回油的制冷剂蒸气最小速度近似式。张平等[6]对Kesim回油模型进行了修正，建立了新回油模型。Cremasch等[7-8]研究表明，在同样的工况下，垂直管中润滑油的积存量比水平管高50%。

综上所述，尽管直膨式地源热泵应用前景广泛，但相关研究在文献中并不多，而关于垂直U形管内含油制冷剂流动的研究还处于探索阶段。基于直膨式地源热泵供热模式，这里对地埋U形管换热器内含油制冷剂的流动进行了模拟计算，并将计算结果和实验结果进行了对比验证。

1 含油制冷剂混合物物性模型

建立含油制冷剂混合物物性模型之前，做以下假设：

1)制冷剂和润滑油完全互溶；2)润滑油只存在液相制冷剂中；……