新工质中高温水源热泵变工况热力性能研究

论文摘要

开展中高温热泵技术研究，具有拓展热泵节能技术的应用空间、提供工业余热资源回收利用手段的节能与环保意义。中高温热泵技术研究的关键问题之一，就是寻找臭氧破坏势为0、温室效应较低、热力参数适宜、循环性能优良的新型适用工质。本文以筛选、提出冷凝温度为60100℃的中高温热泵工况范围的适用新工质为目标，对多种纯质和混合工质，开展了循环性能的理论和实验对比评价研究。在HCs、HFCs和HCFCs三类物质中，筛选、提出了15种ODP为0或较低、GWP较低、循环热力参数适宜的纯工质。采用理论循环性能分析数学模型，对15种纯工质在各个中高温热泵工作温度区间上进行了理论循环性能分析，初选出了各个工作温度区间上理论循环性能优良的工质；并根据对纯质的性能分析，按照优势互补的原则，筛选出了6种二元混合新工质MA1-MA6和5种三元混合新工质MB1-MB5，并对筛选出的混合工质与传统优良工质R245fa进行理论循环性能对比分析。搭建中高温水-水热泵循环性能实验台，采用循环性能实验分析的方法，首先以考察纯质实验循环性能为目的，在冷凝温度6080℃工况范围内对多种纯质进行循环性能实验研究；然后在冷凝温度8090℃工况范围内，对理论循环性能优良、样品可得的非共沸混合工质MA1、MA3、MB4以及循环性能优良的纯质R245fa进行循环性能对比实验研究，并对实验研究结果进行分析总结。理论和实验结果表明，本文得到的纯工质与混合工质，具有在不同工作温度区间作为中高温热泵工质的潜力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 研究的目的及意义
• 1.2.1 研究的目的
• 1.2.2 热泵技术高温化研究的意义
• 1.3 相关领域国内外研究现状
• 1.3.1 研究现状
• 1.3.2 研究中存在的主要问题
• 1.4 论文的研究内容
• 第2章 中高温热泵工质理论循环分析基础
• 2.1 中高温热泵工质的筛选原则
• 2.2 理论循环计算方法
• 2.2.1 计算公式
• 2.2.2 可用于中高温热泵工质的基本物性和环境特性参数
• 2.3 理论循环计算工况
• 2.3.1 过程指定
• 2.3.2 过热度、过冷度的指定
• 2.3.3 冷凝温度区间的划分
• 2.3.4 计算步骤
• 2.4 混合工质的热力学性质
• 2.4.1 泡露点
• 2.4.2 逸度
• 2.5 理论循环计算程序的编制
• 2.6 本章小结
• 第3章 新工质的筛选及变工况理论循环性能分析
• 3.1 纯工质的理论循环性能及分析
• 3.1.1 理论循环性能计算结果
• 3.1.2 理论性能计算结果的分析
• 3.1.3 纯工质理论计算结果的总结
• 3.2 混合工质的理论循环性能
• 3.2.1 混合工质应用的优势及存在的问题
• 3.2.2 二元混合新工质的筛选及提出
• 3.2.3 二元混合工质理论循环性能及分析
• 3.2.4 三元混合新工质的筛选及提出
• 3.2.5 三元混合工质的循环性能及分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 中高温热泵工质循环性能实验研究
• 4.1 实验原理
• 4.2 实验系统简介
• 4.2.1 制冷系统
• 4.2.2 水系统
• 4.2.3 制冷剂充灌系统
• 4.2.4 数据采集与测控系统
• 4.2.5 安全保护系统
• 4.3 实验步骤
• 4.4 循环性能实验结果及分析
• 4.4.1 变工况下纯质的循环性能对比实验
• 4.4.2 混合工质的制取
• 4.4.3 变工况下混合工质的循环性能对比实验
• 4.5 误差分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢