热泵型空调中均需安装四通换向阀,以实现空调制冷工况和制热工况的转换,但四通换向阀的存在会导致热泵系统的性能损失。四通换向阀的损失包括四通阀内部高压侧制冷剂向低压侧制冷剂的泄漏损失、四通阀内部不规则流道产生的流动阻力压降损失、高温高压侧向低温低压侧及环境的传热损失三部分。在四通换向阀总损失中,泄漏损失占的比重小于15%,压降损失占25%左右,传热损失占60%左右。由于四通阀的传热损失和压降损失占总损失的比重较大,减小四通换向阀的传热损失和压降损失成为减小四通换向阀损失的关键。因此,对四通换向阀的传热与压降损失进行分析,并在此基础上对四通换向阀进行优化研究,对提高热泵系统性能降低空调能耗具有重要意义。本文采用实验、理论和数值分析相结合的方法,对目前热泵空调系统中四通换向阀的传热与压降损失特性进行分析,在此基础上提出了降低传热损失的四通换向阀材料优化方法、降低压降损失的四通换向阀结构优化方法,并分析给出其优化效果。本文研究的主要工作和结论如下:(1)通过对传热损失和压降损失进行其影响因素的定性理论分析、具体组成和分布的定量数值分析及实验验证,得到传热损失和压降损失特性,并在此基础上提出四通换向阀的材料优化思路、结构优化思路及综合考虑性能与成本的优化思路。对传热与压降的损失分析表明:在四通换向阀的传热损失中,通过阀体的传热占66.5%,通过阀座的传热占31%,通过滑块的传热占2.5%;四通换向阀低压侧的压降主要产生在滑块所封闭的容积内。对四通换向阀的阀体和阀座材料进行优化可以降低传热损失,对四通换向阀内部滑块结构进行优化可以降低压降损失,同时对四通换向阀材料优化并减小阀的尺寸可以在保证性能的前提下降低成本。(2)对四通换向阀材料对传热损失和系统性能的影响分别进行数值分析和理论分析,得到四通换向阀材料导热系数与传热损失的关系曲线、四通换向阀材料导热系数与系统性能的关系曲线。选取两组材料作为优化实例,进行实验验证,并得出其优化效果:阀座材料由黄铜改为铜合金Z后,阀座导热系数由109 W/(m.K)降为60 W/(m.K),传热损失减小21%,系统COP提高0.27%。(3)对四通换向阀内部滑块结构对压降损失和系统性能的影响分别进行数值分析和理论分析,得到结构优化后的四通换向阀的压降损失变化和系统优化效果。四通换向阀内部滑块形状由平直形改为圆弧形后,阀内压降损失减小35.6%,系统COP提高0.23%。(4)在传热与压降损失分析的基础上,提出综合考虑四通换向阀性能与成本的优化方法,并给出优化后的系统性能和成本的计算方法。同时优化四通换向阀材料并减小阀的尺寸可以在保证性能的前提下降低成本。选取两组材料在常见制冷工况下进行优化计算,并得出其优化效果:阀座材料导热系数由110 W/(m.K)降为60 W/(m.K)、阀尺寸整体缩小为原尺寸的91.3%后,系统制冷量不变、COP提高0.28%,四通换向阀成本降低16.6%。最后,对本文的工作进行了总结并提出进一步的研究设想。