中高温热泵工质系统性能实验的研究

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1、天津大学硕士学位论文中高温热泵工质系统性能实验研究姓名：陈清莹申请学位级别：硕士专业：工程热物理指导教师：王怀信2011-12摘要开展中高温热泵技术研究，具有拓展热泵这一节能技术的应用空间、提供工业余热资源回收利用技术手段的节能与环保意义。目前，中高温热泵技术研究所追求的目标为高温化和高效化。系统能效的主要影响因素为工况(特别是循环温升)、工质、系统部件效率和工质．系统的优化匹配度；高温化水平则主要受到压缩机允许的吸气温度上限和排气温度上限的制约。由于目前尚无专门为中高温热泵系统开发的高温压缩机，当前的中高温热泵技术研究主要是在基于常温热泵系统压缩机，工质具有环境友好特性、系统性能系数(矧

2、有保证，这些约束条件下，通过工质优化、研究解决与高温工况相关的技术问题和工质．系统的优化匹配，来追求实现尽可能高的工作温度和系统COP。本文在冷凝温度75．95℃工况下，对实验室前期筛选出的循环参数适宜的工质进行了性能对比研究，优选出性能优良的混合工质MB3、MB4作为实验系统设计工质。着眼于中高温热泵系统的实际应用并实现高温化和高效化技术措施实验研究设想，设计建立了新的实验热泵系统。该实验系统采用了与实际应用系统相一致的板式蒸发器和冷凝器，排气温度上限相对较高的活塞式常温热泵压缩机，和电子膨胀阀。着眼于系统优化匹配研究、高温化研究，新的实验热泵系统包含了两个面积不等的蒸发器，一个电子膨胀

3、阀和一个热力膨胀阀，一台全封闭活塞压缩机和一台开启式活塞压缩机，且允许开启式活塞压缩机采用不同功率的电动机。对新的实验热泵系统的性能进行了实验验证，包括采用指定工质参数的工况指定方式，对以R245fa为工质的系统性能进行测量并与课题组原实验系统测量结果进行对比，以及对分别按水侧参数和工质侧参数得到的两器负荷值进行对比。结果表明，新系统的主、辅系统和测量系统工作稳定可靠：给出的R245fa的性能参数与课题组原实验系统测量结果相近而略优；分别按水侧参数和工质侧参数得到的两器负荷值相吻合。在新的实验热泵系统上，在冷凝温度70．900C的工况范围内，开展了纯工质R245fa和非共沸混合工质MB4的

4、循环性能对比实验研究，和分别采用全封闭式活塞压缩机和开启式活塞压缩机的系统性能对比实验研究。结果表明：(1)以MB4为工质的系统制热COPh与制热量均高于以R245fa为工质的情形。(2)全封闭式活塞压缩机的综合效率，优于开启式活塞压缩机，但排气温度高于开启式活塞压缩机，综合考虑，中高温热泵系统以采用开启式活塞压缩机为宜。关键词：中高温热泵技术，工质，循环性能，实验研究ABSTRACTThemoderate／hightemperatureheatpumptechnologyhaswideprospectsinenlargingheatpumpapplicationstoachievethe

5、higherdeliverytemperatureandutilizewasteheat．Theobjectofmoderate／hightemperatureheatpumptechnologyishigh-temperatureandhigh-efficiencyatpresent．Themainfactorsforsystemefficiencyareconditions，workingfluids，systemcomponentsefficiencyandthematchbetweenworkingfluidsandsystem；high—temperaturemainlydepe

6、ndsontheupperlimitofsuctiontemperatureandexhausttemperatureofcompressor．Asthereisnohightemperaturecompressordevelopedspecificallyformoderate／hightemperatureheatpumpsystem，compressorsforroomtemperatureheatpumpsystemareutilized，andwithenvironmental—friendlyworkingfluidsaswellasconfirmedCOP,hightempe

7、ratureandhighefficiencyCallbeachievedthroughoptimizingtheworkingfluid，solvingtechnicalissuesonhightemperatureandthematchbetweenworkingfluidsandsystem．Inthispaper，theoreticalperformancesof5fluidswithexcellentenvir