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1、高温工质HTR01水源热泵机组的研究3刘南希☆史清华大学琳韩礼钟朱明善摘要介绍了高温水源热泵对制冷剂的特殊要求。通过研究工质的基本性质、材料相容性、油溶性以及可燃性,开发了一种综合性能较好的三元混合工质HTR01,并研制了制热量为300kW的高温水源热泵机组。现场实测数据表明,机组运行稳定,能产生85℃左右的热水。该机组性能系数较高,应用前景良好。关键词高温水源热泵混合工质HightemperaturewatersourceheatpumpsusingHTR0IasrefrigerantByLiu
2、Nanxi★,ShiLin,HanLizhongandZhuMingshanAbstractPresentsthespecialrequirementsoftherefrigerantforhightemperatureheatpumps.DevelopsaternarymixturenamedHTR01withgoodcombinationpropertybystudyingitsbasiccharacter,materialcompatibility,oilsolubilityandflamm
3、ability,anddevelopsa300kWunit.Afieldmeasurementshowsthattheunitoperatesstableandtheoutletwatertemperatureofthecondensercanreachtoabout85℃.Sotheunithashighercoefficientofperformanceandwellmarketprospect.Keywordshightemperature,watersourceheatpump,mixtu
4、reworkingsubstance★TsinghuaUniversity,Beijing,China0引言在日常的生产生活中,经常需要大量70℃甚至更高温度(如85℃)的热水,如:散热器供暖,医院医用热水,石油工业中对油气的加温降黏等。过去,主要是通过燃烧矿物燃料来获取高温热水,随着能源供应紧张和环境保护问题的突现,研发高效节能供热技术受到国内外的广泛关注。水源热泵技术是近十几年来国外大力推广的节能环保技术,近几年在国内也受到了广泛重视。水源热泵技术就是利用少量电能驱动制冷压缩机,将地热水、高于
5、国家排放标准的地热尾水、工业废水、地表水和土壤热等低位热源中的热量提取出来,用以生产热水。用热泵来获取热水,一方面可以解决地热尾水、工业废水直接排放所造成的能源浪费等问题;另一方面,减少燃煤和燃油也间接地减少了对大气的污染。所以水源热泵技术具有高效节能,环境效益显著等特点。中高温水源热泵需要采用相应的中高温工质。对于现在常用的热泵工质R22,R134a等,由于工质本身的性质和一些相关技术问题,当用于水源热泵时很难生产70℃以上的热水;对于传统的中高温工质R11和R114,则由于其ODP和GWP值很
6、高,对环境破坏严重,将被淘汰。目前,国外在中高温工质方面已有了相当多的研究,但是处于技术保☆刘南希,男,1979年4月生,硕士研究生,工学硕士100084清华大学热能工程系(010)62787613712℃,冷凝温度tc=5414℃,过热度Δtsup=1111℃,过冷度Δtsub=813℃,压缩机定熵效率ηs取0175)时,冷凝压力为2115MPa,排气温度为9916℃。由此可见,HTR01在90℃冷凝温度时的冷凝压力与R22在55℃冷凝温度时的冷凝压力相当。1.2.2材料相容性为检验HTR01/
7、矿物油与原R22/矿物油热泵系统的材料是否相容,在综合美国ASHRAE密封玻璃管法和美国保险商实验室(UL)高压釜法3优点的基础上组建的试验台上进行了试验。试验工况参照美国MCLR(materialscompatibilitlyandlubricantsresearchonCFC2refrigerantsubstitutes)计划的规定:金属材料试验温度为150℃,弹塑性材料试验温度为70℃,试验压力为1103～2142MPa,试验时间为14d。试验选用R22作制冷剂的热泵机组的材料,试验材料和试
8、验结果见表2,3。由此可知,HTR01/矿物油中金属材料的质量变化和尺寸变化均较小,在测量误差之内;弹塑性材料的质量、尺寸变化相对较大,经分析认为与它们的材质有关(这些材料略有吸附油的作用)。HTR01/矿物油与试验材料没有明显的反应痕迹,试验后的矿物油清澈、透明,大部分材料没有沉淀,部分塑料有微量沉淀,有金属材料时油的颜色有所加深(油高温氧化的结果,属正常)。与R22/矿物油试验数据比较,HTR01/矿物油中所有样品的质量变化和尺寸变化与R22/矿物油中的变化相当。因此可以认为,
