采用翅片管换热器分布参数仿真软件对单根光滑铜管套平直铝翅片蒸发器进行仿真计算。热泵循环方式以双级压缩变容积比二级节流中间不完全冷却循环为例进行对比分析，制冷剂为R-410A和R-134a。

翅片管换热器的参数（单位为mm）如下：

1）换热管规格ϕ7×0.25（内部光滑表面）；

2）翅片片距1.6；

3）翅片厚度0.1；

4）翅片片型：平片；

5）翅片孔距×列距为22×19.05。

换热器仿真计算的工况参数如下：

1）蒸发温度0℃时进风干/湿球温度为10/5.5℃（露点温度为0℃）；

2）蒸发温度-30℃时进风干/湿球温度为-20/-21℃（露点温度为-30℃）；

3）蒸发器出口过热度为0℃；

4）节流前液体温度，双级压缩变容积比中间补气热泵系统按表5.1中的中间温度，单级压缩热泵系统取40℃。

R-410A和R-134a双级压缩变容积比中间不完全冷却热泵系统室外侧翅片管换热器的制冷剂饱和温降、对数平均温差和单位长度蒸发换热量随换热管长度变化趋势的仿真计算结果分别如图5.6、图5.7和图5.8所示。

图5.6　室外换热器制冷剂饱和温降随换热管长度变化曲线

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图5.7　室外换热器对数平均温差随换热管长度变化曲线

图5.8　室外换热器单位长度换热量随换热管长度变化曲线

从图5.6～图5.8中可以看出，随着换热管长度的增加，饱和温降增加，而对数平均温差减小，单位长度蒸发换热量则先增后减，即存在最优换热管长度使得单位长度蒸发换热量最大。蒸发温度从0℃降至-30℃时（进风干球温度与蒸发温度之差维持在10℃不变），换热器进出口制冷剂饱和温降显著增加，换热管长度为10m时，R-410A饱和温降从0.79℃增至3.37℃，R-134a饱和温降从2.9℃增至6.6℃，R-410A对数平均温差从8.23℃降至7.32℃，R-134a对数平均温差从7.53℃降至5.73℃。R-410A最优换热管长度从10m减至6m，R-134a最优换热管长度从6m减至5m。

作为对比，蒸发温度为0℃和-30℃时，R-410A、R-134a和R-32单级压缩热泵系统室外换热器的制冷剂饱和温降、对数平均温差和单位长度蒸发换热量的仿真结果随换热管长度变化趋势分别如图5.9、图5.10和图5.11所示。

图5.9　单级压缩系统室外换热器制冷剂饱和温降随换热管长度变化曲线

图5.10　单级压缩系统室外换热器对数平均温差随换热管长度变化曲线

从图5.9～图5.11中可以看出，R-410A和R-134a单级压缩热泵系统室外换热器的制冷剂饱和温降、对数平均温差和单位长度蒸发换热量随换热管长度和蒸发温度变化的趋势与双级压缩变容积比中间不完全冷却热泵系统的类似。从图5.9中可见，蒸发温度和换热管长度相同时，R-134a单级压缩热泵系统室外换热器的饱和温降最大，R-410A次之，R-32最小。

图5.11　单级压缩系统室外换热器单位长度换热量随换热管长度变化曲线

分别对比图5.6和图5.9，图5.7和图5.10，图5.8和图5.11，可以看出，蒸发温度和换热管长度相同时，R-410A、R-134a和R-32双级压缩变容积比中间不完全冷却热泵系统室外换热器制冷剂饱和温降明显低于单级压缩热泵系统，对数平均温差比单级压缩热泵系统的大，相同蒸发温度时最优换热管长度比单级压缩热泵系统的长。

以上分析结论，仅从趋势上揭示了双级压缩变容积比中间不全冷却空气源热泵系统室外换热器流路的优化方向，在实际应用中，需要结合室外翅片管换热器的传热与阻力特性、制冷剂种类以及双级压缩变容积比中间不完全冷却空气源热泵系统的特性进行优化。