非共沸混合工质配比及汽液分离模拟仿真和实验研究

发布时间：2017-05-09 11:05

  本文关键词：非共沸混合工质配比及汽液分离模拟仿真和实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：非共沸混合工质自动复叠制冷系统是根据各工质间的沸点不同,通过内复叠逐级分离,来获取更大的制冷区间而得到较低温度。本文对自动复叠系统中混合工质的选择以及配比进行模拟优化,并实验研究了不同高温工质被冷凝的效果及不同工质的配比分布对系统分离效果的影响。 首先,本文综合传统的非共沸自动复叠工质选择原则编写程序,得出不同工况下可行性的工质对列表；并根据传热平衡和汽液相平衡的原理,确定工质对的配比方法,从而为选择自复叠系统的工质对及其配比提供参考。为获取-110℃的低温,本文利用所确定的选择配比方法,理论上计算出-110℃自动复叠系统所用制冷工质对R410a/R23/R14和R22/R23/R14的配比(即R22/R23/R14的配比为8：6：6；R410a/R23/R14的配比为7：6：6),以保证R14的最佳分离效果,从而提高系统的制冷量和系统的COP。但对于R410a,其本身为近共沸工质,在冷凝不完全时,其组分发生变化,而导致系统不能到达预期效果,需实验验证其可行性。 然后,本文运用不同的模拟方法,模拟自动复叠制冷系统蒸发温度为-110℃时,不同工质对及其配比的分离效果,筛选出最大分离率对应的工质对及其配比：先利用Fluent模拟相同质量流量情况下高温制冷剂R22和R410a的冷凝过程,选择出冷凝效果较好的高温制冷剂；再利用分子动力学模拟在高温制冷剂提供足够冷量情况下,中温制冷剂R23和低温制冷剂R14不同配比时的温度变化分布情况及分子运动规律,根据扩散原理结合R23和R14的密度变化最终计算得到分离率。 最后,本文在对自动复叠制冷系统进行最小熵产理论分析的基础上,搭建了系统的实验装置,对模拟结果进行实验验证,以证明建立模拟模型的正确性。并根据实验验证的结果,对所搭建的实验系统进行了优化。即根据系统所达到的最低蒸发温度,来调整系统的润滑油种类、节流阀、过滤器等。
【关键词】：混合工质 工质选择配比 分子动力学模拟 组分分离
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB657
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 课题背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 制冷剂研究现状13-14
• 1.2.2 自复叠研究现状14-16
• 1.2.3 分子动力学(MD)16-17
• 1.3 研究目的与内容17-18
• 2 非共沸混合工质的选择及配比18-26
• 2.1 非共沸混合工质的选择18-20
• 2.1.1 非共沸混合工质的性质18
• 2.1.2 制冷剂的选择18-20
• 2.2 制冷剂的配比初算20
• 2.3 汽液相平衡(VLE)计算优化20-23
• 2.4 实例验算23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 非共沸混合工质的分离模拟26-39
• 3.1 Fluent模拟换热26-31
• 3.1.1 概述26
• 3.1.2 物理模型26-27
• 3.1.3 数学模型及控制方程27-29
• 3.1.4 模拟结果与分析29-31
• 3.2 分子动力学模拟分离31-38
• 3.2.1 概述31
• 3.2.2 势函数及分子模型31-32
• 3.2.3 周期性边界条件和积分步长32-33
• 3.2.4 模拟过程33-34
• 3.2.5 模拟结果与分析34-38
• 3.3 本章小结38-39
• 4 实验及优化39-51
• 4.1 熵理论39-42
• 4.1.1 R22/R23/R14熵产热力学计算40-41
• 4.1.2 系统优化41-42
• 4.1.3 实验装置概述42
• 4.2 实验运行及改进42-47
• 4.2.1 系统检漏42-43
• 4.2.2 R22/R23/R14运行实验43-46
• 4.2.3 R410a/R23/R14运行实验46-47
• 4.3 系统设备分析及改进47-49
• 4.3.1 热力膨胀阀47-48
• 4.3.2 润滑油48-49
• 4.4 实验分析49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-56
• 攻读学位期间发表的学术论文56-57
• 致谢57

【参考文献】

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本文编号：352353