流量比对自复叠热泵循环性能影响的实验研究

发布时间：2019-11-19 07:12

【摘要】：热泵作为一种节能装置,越来越受到重视。而相比于传统热泵,自复叠热泵具有压比小、工作温差大的优点,在工业余热的回收利用和北方低温地区的供暖等方面有广阔的应用前景。但是由于系统中使用混合工质,循环过程中工质的组分会发生变化;受自复叠循环流程的影响,主流和支流两个流路之间的作用都将对系统性能产生很大影响,通过分析自复叠循环的内部机理,有利于提高系统性能。 本文首先对于自复叠热泵循环进行了分析,非共沸混合工质在冷凝时存在温度滑移,不同工质之间存在相对挥发度偏差使得两相区中的气液相浓度不相等,经过模型计算,两相流中存在浓度的偏移。冷凝器两相区中低沸点丙烷的当地总浓度小于循环流动的浓度即总流的浓度,根据质量以及组分守恒,总流中低沸点的浓度高于充注的浓度;蒸发器两相区中低沸点丙烷的当地总浓度小于主流循环流动的浓度即主流的浓度。因此在混合工质确定了最佳运行浓度之后,低沸点工质的充注浓度应当高于最佳运行浓度。 本文以自复叠热泵循环为研究对象,对其进行了实验研究和分析。在前期改造了的自复叠热泵试验台上进行稳态平衡试验和变节流阀开度实验,根据所测得数据和Refprop7.0物性参数计算软件,对非共沸混合制冷剂的分离、循环系统中各支路制冷剂的质量流量、系统中各个换热器的换热量和系统COP、系统各部件的火用损失等作了详细的实验研究和分析。具体结果如下: 在稳态平衡实验中,系统基本满足质量守恒定律和能量守恒定律,整个循环的最大换热温差出现在冷凝蒸发器中。火用损失分析发现,压缩机火用损失最大,换热器中冷凝蒸发器的火用损失最大,实验表明,可以通过调节节流阀开度改变流量比,来使得冷凝蒸发器的换热温差变小。 节流阀开度调节实验表明,调节主流节流阀和支流节流阀的开度可以使得各支路流量产生有规律的变化,同时流量比发生变化。当主节流阀开度大于30%时,主节流阀和支节流阀的流量系数基本稳定。在相同开度增量时,主节流阀与支节流阀的交互效应对于主流的影响比支流的影响大。稳定工况下,存在一组主流节流阀开度和支流节流阀开度对应的流量比使得系统的性能达到最大。实验中冷凝器出水温度为55℃左右时,在不同节流阀开度下(或者说不同流量比时)的平均COP为3.7左右,最大COP可以达到4.4。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH38

【参考文献】

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本文编号：2562978