多级离心泵用于输送制冷剂的特性试验研究

发布时间：2017-09-18 04:19

  本文关键词：多级离心泵用于输送制冷剂的特性试验研究

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【摘要】：常规制冷系统采用压缩机提供循环动力,而在有机朗肯循环、工业制冷、喷射制冷循环等系统中需要泵提供循环动力。制冷剂泵作为喷射制冷系统中关键的设备之一,对系统的安全稳定运行具有重要作用。在喷射制冷系统的实验研究中,国内外学者采用离心泵、磁力泵、屏蔽泵、齿轮泵、滑片泵、隔膜泵、油泵等来充当制冷剂泵,而对其进行专门研究的报道却很少。本文基于太阳能喷射制冷系统中制冷剂泵的运行参数范围要求,选取多级离心泵作为研究对象,对其基本原理进行了了解,并设计、搭建了试验台,主要针对多级离心泵输送R142b的特性进行试验研究,为制冷剂泵及系统优化设计提供指导依据。概括起来,本文的主要研究工作如下:(1)在常规回转动力泵性能测验闭合回路的基础上,针对泵输送制冷剂进行了改进。该试验系统主要包括制冷剂循环和水循环两部分。1)制冷剂循环回路主要由制冷剂泵、套管式换热器、贮液器及锥形截止阀等组成,其中换热器为逆流换热;2)水循环回路主要由恒温水箱、套管式换热器、水泵及球阀等组成。通过调试、运行可达到预期试验要求。(2)本文通过采用该试验台,研究了多级离心泵的入口压力、进出口压差、流量、转速、效率、功耗等参数之间的变化规律,以及变工况运行时泵效能最优工作区间等。研究表明:1)制冷剂泵的入口参数对应冷凝器出口状态参数时,以R142b为制冷剂的太阳能喷射制冷系统所需要泵提供的压差范围为0.725~1.375MPa。对不同频率(25/37.5/50Hz)多级离心泵输送制冷剂的特性进行了试验研究,当泵入口压力对应冷凝压力(pc=0.454MPa,即冷凝温度tc=35℃对应的饱和压力),泵的频率为25Hz、流量在0.1~1.2m3/h范围时,泵的进出口压差介于0.25~0.53MPa,泵的总效率介于4.6%~27.1%,且低于系统运行工况要求;频率为37.5Hz、流量在0.1~1.6m3/h范围时,泵的进出口压差介于0.76~1.20MPa,泵的总效率介于4.3%~29.7%,可满足系统运行工况要求,而超出此流量范围则低于该系统要求;频率为50Hz、流量在2.14~2.66m3/h范围时,泵的进出口压差介于0.77~1.35MPa,泵的总效率介于22.0%~30.1%,可满足系统运行工况要求,而低于此流量则高于该系统要求。因而,当多级泵的频率为37.5Hz时,所提供的流量和压差较适合R142b系统的运行工况。2)当进口压力介于0.338~0.523 MPa(冷凝温度tc=25~40℃对应的饱和压力)时,泵的进出口压差、总效率和功耗随着吸入压力升高变化较小,且各参数的相对偏差分别介于-5.4%~6.2%、-2.8%~4.5%和-3.7%~3.0%(相较于泵入口压力为0.454MPa)。3)制冷剂泵的流量为额定流量(1m3/h)、入口压力对应冷凝压力(pc=0.454MPa)时,泵的出口压力、压差和功耗随着频率的增大而增大;而泵总效率呈现先增加后下降趋势,最大值约为27.7%,介于25~35Hz之间。4)泵进出口温升随流量的增长呈先快速回落、后降低迟缓趋向,期间存在变幅由陡降到趋缓的分界点;且该温升还随着频率的增加而增加。
【关键词】：喷射制冷 多级离心泵 R142b 变频
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB65
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1．绪论11-19
• 1.1 课题研究背景和意义11-14
• 1.2 制冷剂泵的研究进展14-17
• 1.3 制冷剂泵的优缺点17
• 1.4 本文的主要工作17-19
• 2．多级离心泵输送制冷剂的性能预测19-30
• 2.1 多级离心泵的工作原理19-25
• 2.1.1 多级离心泵的基本方程式19-22
• 2.1.2 性能参数与特性曲线22-23
• 2.1.3 影响因素和性能换算23-25
• 2.2 多级离心泵输送水时的工作特性25-26
• 2.3 多级离心泵输送R142b时的工作特性26-29
• 2.3.1 制冷剂R142b与水物性参数对比26-27
• 2.3.2 多级离心泵输送R142b理论预测27-28
• 2.3.3 多级离心泵输送R142b理论曲线28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3．多级离心泵性能测试系统30-51
• 3.1 试验系统设计30-38
• 3.2 测量参数及测点布置38-44
• 3.3 试验工况和试验方法44-46
• 3.3.1 试验工况44-45
• 3.3.2 试验方法45-46
• 3.4 试验系统调试46-48
• 3.4.1 泵试压测试46
• 3.4.2 试验台测试46-48
• 3.5 误差分析48-50
• 3.6 本章小结50-51
• 4．试验结果及分析51-61
• 4.1 泵变工况运行特性51-56
• 4.2 泵变工况运行最优工作区域56-59
• 4.3 泵的进出口温升特性59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5．结论及展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 创新点62
• 5.3 展望62-63
• 参考文献63-67
• 附录：硕士期间发表的论文及参与项目67-69
• 致谢69

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