实验研究R32与新型冷冻机油的互溶性及其对空调系统性能的影响

发布时间：2017-11-02 01:19

  本文关键词：实验研究R32与新型冷冻机油的互溶性及其对空调系统性能的影响

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【摘要】：随着环境问题日渐引起人们的广泛关注,制冷行业也加快了制冷剂更新换代的步伐。近年来,各种环境友好型绿色制冷剂依次被推出,目的就是在于保护臭氧层、减少温室效应,其中作为R410A替代制冷剂的R32,以优良的热力性能和环保特性成为了广受业界看好的替代制冷剂之一,但由于制冷剂和冷冻机油互溶性的要求,R32专用油的开发一直成为阻碍其实用化的障碍之一。为研究R32与油互溶性及其对空调性能的影响,本文依次搭建了制冷剂溶油性测试实验平台和空调性能测试实验平台,结合热阻数值理论计算,对新开发的R32专用冷冻机油:PVE型冷冻机油进行实用性测试。PVE油与R32互溶性测试方面,基于国家现有实验规范,对实验设备进行改善,搭建了一套适合高压制冷剂溶油性测试实验台,依次测试了R410A/POE,R32/POE,R32/PVE几种组合在各含油率下的两相分离温度,通过与传统POE油的比较,验证了新型PVE油与R32互溶性的改善。空调性能测试方面:选用一台2匹热泵分体式空调,通过数据采集设备的布置,获得了R410A/POE,R32/POE,R32/PVE组合时,空调系统各项性能参数的变化,并对PVE的油量对性能参数的影响进行研究,得到了R32与新型PVE油搭配使用时互溶性的改善及PVE油量的增加对系统性能的影响规律。研究表明:传统POE油与R32互溶性较差,不能满足R32专用油的要求,在实验测试含油率范围内,两相分离温度都明显高于R410A/POE组合,最大温差出现含油率20%左右,约为8.4°C。较差的互溶性会导致换热器内表面残留较厚的油膜,造成热阻上升,换热效果下降,同时压缩机回油困难,润滑效果下降。而搭配新型PVE油时,R32和PVE油的互溶性明显改善,混合物的两相分离温度在测试含油率范围内都低于R410A/POE和R32/POE组合,最大温差出现在含油率20%左右,达到25.9°C。新型PVE油在空调系统中的实际使用效果同样得到改善,R32/PVE组合的压缩机排气温度相比R32/POE组合下降了约2.6°C,这是由于互溶性更好的PVE油更容易回油,压缩机润滑效果提升,摩擦热减少,并且耗功相比R32/POE组合基本持平。另一方面,由于PVE油在换热器壁面不易形成油膜,减少了热阻,提升了换热效果,空调的制冷量和COP值相比R410A/POE和R32/POE组合都有提升:R32/POE组合的制冷量比R410A/POE组合高出约17.9%,R32/PVE组合高出约24.6%;R32/POE组合的COP比R410A/POE组合高出约7.74%,R32/PVE组合高出约12.79%。最后,随着PVE油量的增加,蒸发器侧热阻先减少后增加,最低值低于R410A/POE组合26.47%,低于R32/POE组合10.71%,冷凝器侧热阻一直增加,而热阻的变化也影响着蒸发温度和冷凝温度的变化,最终系统的COP随PVE油量的增加先升高后降低,最大值出现在充注量270cc处。因此,作为R32专用油的新型PVE油,其与R32的互溶性不仅优于传统POE油,在空调系统的使用中降低压缩机排气温度的同时,还对换热效果起到了改善作用,满足R32专用油的使用要求。并且考虑到蒸发器侧热阻随油量增加的变化趋势,当充注270cc PVE油时,达到最佳的使用效果。
【关键词】：PVE油 R32 互溶性 空调性能 换热热阻 COP
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.1.1 课题研究的背景10-11
• 1.1.2 课题研究的目的和意义11-12
• 1.2 研究现状12-15
• 1.2.1 冷冻机油开发方面的研究12-13
• 1.2.2 制冷剂溶油性测试方面的研究13-14
• 1.2.3 制冷剂与油的互溶性对于系统性能影响方面的研究14-15
• 1.3 课题研究内容15-17
• 1.3.1 研究内容15
• 1.3.2 技术路线15-16
• 1.3.3 创新点16-17
• 第二章 R32制冷剂溶油性方面的理论介绍17-24
• 2.1 制冷剂R3217-18
• 2.1.1 制冷剂的选择17
• 2.1.2 制冷剂R32的替代可能性17-18
• 2.2 制冷剂的溶油性18-21
• 2.2.1 冷冻机油18-19
• 2.2.2 溶油性19-21
• 2.2.3 溶油性评价标准21
• 2.3 冷冻机油对系统的影响21-22
• 2.3.1 冷冻机油对压缩机的影响21-22
• 2.3.2 冷冻机油对蒸发和冷凝换热效果的影响22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 R32溶油性的实验研究24-43
• 3.1 实验原理24
• 3.2 实验系统开发24-35
• 3.2.1 试管主体部分24-28
• 3.2.1.1 简介25
• 3.2.1.2 设计阶段25-26
• 3.2.1.3 加工阶段26-27
• 3.2.1.4 组合调试阶段27-28
• 3.2.2 恒温环境部分28-32
• 3.2.2.1 简介29
• 3.2.2.2 设计阶段29-30
• 3.2.2.3 加工阶段30-31
• 3.2.2.4 组合调试阶段31-32
• 3.2.3 数据采集部分32-35
• 3.2.3.1 简介32
• 3.2.3.2 设计阶段32-33
• 3.2.3.3 加工阶段33-34
• 3.2.3.4 组合调试阶段34-35
• 3.3 室验系统开发环节小结35-36
• 3.4 实验方案36-38
• 3.5 实验步骤38-40
• 3.5.1 热电偶的精度验证38
• 3.5.2 耐压性测试及检漏38
• 3.5.3 实验系统精度验证38-39
• 3.5.4 实验混合溶液含油率的确定39-40
• 3.5.5 实验步骤40
• 3.6 实验结果分析40-42
• 3.6.1 R22/3GS验证实验40-41
• 3.6.2 R410A/POE，，R32/POE和R32/PVE对比结果41-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第四章 实验研究R32溶油性对空调系统性能的影响43-59
• 4.1 实验原理43
• 4.2 实验台搭建43-48
• 4.2.1 主体部分43-45
• 4.2.2 数据采集系统45-48
• 4.3 实验方案48-50
• 4.3.1 空调机组运行工况48-49
• 4.3.2 空调机组性能参数计算49-50
• 4.3.3 PVE油量对空调性能参数的影响50
• 4.4 实验步骤50-51
• 4.4.1 热电偶的精度验证50
• 4.4.2 实验系统的检漏50
• 4.4.3 实验设备的精度50-51
• 4.4.4 实验步骤51
• 4.5 实验结果分析51-58
• 4.5.1 R32与冷冻机油的互溶性对压缩机排气温度的影响51-52
• 4.5.2 R32与冷冻机油的互溶性对空调性能的影响52-54
• 4.5.3 PVE油量对换热器面积热阻的影响54-56
• 4.5.4 换热热阻对蒸发、冷凝温度的影响56
• 4.5.5 PVE油量对空调系统性能的影响56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 结论59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 发表论文及参加科研情况说明64-65
• 致谢65-66

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