基于相平衡理论的吸收式制冷系统工质对的热力学性能研究

发布时间：2017-10-24 13:32

  本文关键词：基于相平衡理论的吸收式制冷系统工质对的热力学性能研究

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【摘要】：吸收式制冷是一种能够利用低品位驱动热源的制冷方式,一些学者提出可以在其中应用环保的HFCs类制冷剂。要使HFCs类制冷剂能够更好地应用在吸收式系统中,必须选择热力性能与之相匹配的吸收剂。由于无法对众多的HFCs类吸收式制冷工质对逐一进行系统实验研究,那么就需要以理论方法初步筛选出热力性能更为优越的工质对。气液相平衡数据是工质对热力性能和系统循环性能研究的理论基础。通过梳理这类实验数据,并分析归纳工质对本身的热力性质与系统性能之间的联系,可以得出相应的评价方法,从而评估HFCs类吸收式制冷工质对在吸收式制冷系统中的应用潜力。本文以相平衡理论为基础,通过理论分析得出了HFC类吸收式制冷工质对热力学性能的评价方法,同时开展了R1234yf、R152a与不同吸收剂的气液相平衡实验研究,为新型HFCs类吸收式工质对在系统中的理论研究提供了基础数据,为进一步的实验研究提供了参考方向。研究内容主要分为3个部分：(1)总结了有关吸收式工质对热力性能的评价指标,提出了将泡点压力p、超额吉布斯自由能GE和放气范围dR这3个评价指标结合的评价方法。通过此评价方法分析了工质对热力性能与吸收制冷系统性能之间的联系,可知：通过泡点压力p可以评估系统压差,筛除部分系统高低压差过大的吸收式工质对；超额吉布斯自由能极值GEmax越小则代表吸收能力越强,GEmax存在某个最佳范围使得系统的循环性能较好；不同工质对中,放气范围dR越大,则循环比率f越小、溶液泵耗功Wp越低。该评价方法不仅考虑了工质对的热力学性能对于吸收式系统性能系数COP的影响,也兼顾了工质对的热力性能对循环比率f和溶液泵耗功Wp的影响。(2)在原有相平衡实验装置的基础上进行了改进：增设液相循环旁通管路以改善液相循环；通过改用定量环内置的四通阀控制液相定量环的体积、改善色谱分析条件,从而改善了色谱图峰形、减小了实验误差,使之适用于HFCs类吸收式制冷工质对的相平衡测量。(3)开展了HFCs类吸收式制冷工质对R1234yf+NMP、R1234yf+DMETrEG和R152a+DMETrEG在(293.15-353.15)K温度范围内的气液相平衡实验研究,并采用NRTL模型对所测得的VLE数据进行关联,关联结果与实验数据具有良好的一致性。另外,对多种R1234yf+吸收剂和R152a+吸收剂体系的热力性能进行了比较分析,验证了1HFCs类吸收式制冷工质对评价方法的可行性。
【关键词】：气液相平衡 评价方法 吸收式工质对 R1234yf R152a
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB611
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 主要符号表9-13
• 第1章 绪论13-26
• 1.1 研究背景及意义13-15
• 1.2 HFCs类吸收式工质对的研究进展15-25
• 1.2.1 HFCs类吸收式工质对在循环系统中应用的研究进展15-17
• 1.2.2 HFCs类吸收式工质对的气液相平衡研究进展17-22
• 1.2.3 吸收式工质对的评价方法研究进展22-25
• 1.3 本文的主要工作25-26
• 第2章 HFCs类吸收式制冷工质对的性能评价方法26-46
• 2.1 评价指标模型27-30
• 2.1.1 泡点压力p27-29
• 2.1.2 超额吉布斯自由能G~E29-30
• 2.1.3 放气范围d_R30
• 2.2 吸收式系统热力性能计算30-35
• 2.2.1 循环流程31-32
• 2.2.2 假设条件32
• 2.2.3 热力学模型32-35
• 2.3 结果与讨论35-44
• 2.3.1 循环性能计算结果35-37
• 2.3.2 泡点压力p37-38
• 2.3.3 超额吉布斯自由能G~E38-41
• 2.3.4 放气范围d_R41-44
• 2.4 评价指标的比较与结合44-45
• 2.5 本章小结45-46
• 第3章 吸收式工质对相平衡实验装置46-58
• 3.1 实验原理46-47
• 3.2 实验装置47-54
• 3.2.1 有相平衡实验装置47-49
• 3.2.2 液相循环部分及气相色谱仪取样分析部分的改进49-51
• 3.2.3 改进后的实验装置51-53
• 3.2.4 实验装置误差分析53-54
• 3.3 实验步骤54-55
• 3.4 实验装置测试55-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第4章 吸收制冷工质对气液相平衡实验研究58-79
• 4.1 实验内容58-59
• 4.2 实验样品与气相色谱条件59-61
• 4.2.1 实验样品59-60
• 4.2.2 气相色谱条件60-61
• 4.2.3 实验数据关联模型61
• 4.3 实验测量结果与分析61-76
• 4.3.1 R1234yf + NMP相平衡实验数据61-66
• 4.3.2 R1234yf + DMETrEG相平衡实验数据66-71
• 4.3.3 R152a + DMETrEG相平衡实验数据71-76
• 4.4 R1234yf+吸收剂与R152a+吸收剂的工质对性能评价分析76-78
• 4.4.1 R1234yf+吸收剂体系性能比较76-77
• 4.4.2 R152a+吸收剂体系性能比较77-78
• 4.5 本章小结78-79
• 第5章 结论与展望79-81
• 5.1 主要结论79-80
• 5.2 研究展望80-81
• 参考文献81-90
• 攻读硕士期间取得的成果90

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