-60℃温区精馏型自复叠制冷系统R41替代R23的理论与实验

发布时间：2019-09-18 18:35

【摘要】：选取R1234ze(E)作为高沸点组分,对R41在-60℃温区二元精馏型自复叠制冷循环中替代R23进行循环性能对比分析。设计并搭建采用精馏型自复叠制冷循环的实验装置,对R23/R1234ze(E)和R41/R1234ze(E)混合制冷剂在系统中的循环性能进行实验对比。理论分析和实验结果均表明:以R1234ze(E)作为高沸点组分时,用R41替代R23后系统COP略有下降,单位体积压缩功减小1/3~1/2,单位容积制冷量稍有降低,但系统单位质量制冷量明显提高,可以大大减小充注量。更重要的是R41的GWP的显著减少能起到很明显的环境保护作用。
【图文】：

图１精馏型自复叠制冷循环流程Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆａｕｔｏ－ｃａｓｃａｄｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｃｙｃｌｅｗｉｔｈｒｅｃｔｉｆｙｉｎｇｃｏｌｕｍｎ１．１假设（１）混合工质的成分给定。（２）高温热源和低温热源均为无限大等温热源，温度分别为ＴＨ＝２５℃、ＴＬ＝－６０℃。（３）采用建立在半解析模型上给定循环运行压比的优化方法［１８］，给定压比ＰＲ＝ｐＨ／ｐＬ＝８。循环高压侧压力损失忽略不计，蒸发器压力损失５ｋＰａ，各回热器压力损失均为２．５ｋＰａ。（４）冷凝器、蒸发器和各回热器的夹点温差给定且相等，为２℃，而且回热器无漏热损失。（５）压缩过程为非等熵压缩过程，压缩机的总效率为０．６，压缩机吸气口温度为２８０Ｋ。（６）节流过程无漏热损失。（７）制冷机稳定运行，各状态点成分不随时间变化。１．２物性物性数据采用低温下精度较高的改进的Ｐ－Ｔ方程进行计算［１９－２０］。以Ｒ４１为例，改进的Ｐ－Ｔ方程计算得到的不同压力下Ｒ４１潜热值与ＲＥＦＰＲＯＰ［２１］计算所得相差均在５％以内，计算精度可以得到较好的保证。在本工作计算中，混合工质的状态方程常数由维里型混合法则计算得到。混合工质由于没有相关的实验数据拟合相互作用参数，计算中相互作用参数均取零。１．３优化方法前期的研究结果表明［１８］，在成分给定时，循环ＣＯＰ在压力位调整到使得初级回热器的冷端温差和末级回热器的热端温差达到设定的夹点温差时达到最大，因此在循环计算时只要调整压力位使得２个端点的４个温度满足条件即可，无须计算其他状态点

分浓度都对应一个最佳的压力位和最优ＣＯＰ，通过不断调整组分即可得到ＣＯＰ的变化趋势。同时，在优化过程中还需关注排气温度和单位容积制冷量的变化。２循环优化与分析２．１Ｒ２３／Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）的优化Ｒ２３作为低沸点组分，Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）作为高沸点组分，通过模拟计算得到循环性能的变化趋势。从图２（ａ）中可以看到，随着系统内Ｒ２３浓度的上升，系统排气温度呈上升趋势。图２（ｂ）反映了系统ＣＯＰ随Ｒ２３浓度的变化。在所研究的浓度图２模拟中循环性能的变化趋势Ｆｉｇ．２Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｃｙｃｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ范围内，，ＣＯＰ呈先上升后下降的趋势，出现了一个峰值。这是因为，随着系统中低沸点成分浓度的·３０６·化工学报第６７卷
【作者单位】： 浙江大学制冷与低温研究所浙江省制冷与低温技术重点实验室;浙江蓝天环保高科技股份有限公司;
【基金】：国家重点研发计划项目课题(2016YFB0901404) 环保部生产行业消耗臭氧层物质替代技术研发项目(C/Ⅲ/S/13/515)~~
【分类号】：TB657

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本文编号：2537648