R407C地源热泵系统设计与实验研究

发布时间：2020-11-09 14:52

　　 节能和环保是21 世纪科学技术发展的两大议题。热泵作为一种能有效节省能源、减少大气污染和CO2排放的供热和空调新技术,在当今世界范围内节能降耗的大趋势下,受到了世界各国的重视。但是在环保方面由于著名的CFC 问题的提出,因此,将传统使用的CFC 制冷工质替代为对臭氧层不起破坏作用的环保型绿色工质就成为一项十分重要的工作。基于热泵系统节能和环保这两方面问题的考虑,本文设计了一种以三元非共沸混合工质R407C 作为HCFC22 的替代工质的地源热泵系统,重点研究和分析了该地源热泵系统的基本特点和运行规律。 本文首先针对混合工质的基本热物理性质进行了基础理论研究,分析了对于混合工质热泵的基本特性。然后本着优化设计的原则对地源热泵系统的设计工况进行了分析,根据其工作特点对机组各主要部件进行了设计。对系统进行了全面的热力计算,并根据计算结果对各配件进行了匹配选型,同时兼顾了各配件在连接和能力上的双重匹配。为了得到准确的实验数据本文对测量系统进行了认真的调试,使其能够可靠的运行。最后对该地源热泵系统进行了一系列的实验研究,获得了大量关于混合工质地源热泵运行特性的实验数据,并对测试结果进行了分析总结,得到了关于混合工质热泵的运行规律,并为热泵系统的工质替代研究提供了十分有价值的数据。 本文所完成的工作以及对混合工质地源热泵基本特点和运行规律的研究和分析对关于热泵技术中替代传统工质工作的发展具有一定的参考意义和实用价值。
【学位单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TK523
【部分图文】：

照混合后的溶液是否具有共沸的性质，可分为下列三种：共沸混合物（azeotropic）：它和单一和物质一样，在一定和压力下具有恒定的相变温度，而且气相和液相始终保持相同的成分。近共沸混合物（near azeotropic）：是一种泡露点温度差足够小的非在某些特定场合分析时，忽略这个温度差也不会产生明显误差。非共沸混合物（non-azeotropic）：没有共沸点，在定压下蒸发或凝液相的成分不同，温度也在不断变化。说来，近共沸物质也属于非共沸范畴，由于其物性和应用的特分开来。合工质的相图分析意两种单工质组成的混合工质在一般情况下均是非共沸的，只有工质按某一比例混合时才有可能形成共沸混合物。

现观察组成为 ωB1的混合工质从状态 1 等压冷却至状态 5 的过程。气态由 1 冷却至 2 时开始有液滴析出。点 2 的温度称之为露点温度。当继续3时（气液共存），其液态混合工质的组成为ωB7，气态混合工质的组成为 2 逐渐冷却至点 4 的过程中，析出液态（同样，未冷凝的气态）中的 A分是不断变化的。冷却至点 4 时全部凝结为液体，点 4 的温度称之为泡从点 4 继续冷却，则成为过冷液态点 5。从图中可见，对非共沸的二元，它在冷凝过程中从露点 t2降至泡点 t4（反过来工质被加热蒸发时由 t4存在一段温度滑移区，露点与泡点温度差称之为温度滑移（temperature g对二元共沸混合工质来说，情况就不同了。图 2-2a 表示组分 A 与 B 组工质。在某一压力下当组成为ωBa时在a点存在共沸现象。共沸点的温度泡点合一)比纯工质 A 及 B 的沸点为低。另一类共沸混合工质的共沸温质 A 与 B 的沸点为高（图 2-2b）。

当混合工质在冷凝器中时，这是蒸汽混合物的凝结过程与传统的纯蒸汽的凝结有重要的差异。当混合蒸汽在给定压力下凝结时，随着气相组分的变化，冷凝温度会有所变化，而不是常量也即前面所提过的温度滑移，另外一个突出的不同是在凝结过程中还有传质过程的影响。由于混合气体在流经汽液分界面时会产生附加的传热和传质过程，同时当蒸汽混合物在冷凝时，低挥发性的蒸汽先凝结剩下的蒸汽露点下降，而高挥发性蒸汽在汽液分界面处积累并会形成一个气体层，低挥发性蒸汽必须扩散穿过该层才能与冷凝面相遇。所以对于混合工质蒸汽的冷凝过程是一个非等温的相变过程，同样也存在着蒸汽相的扩散阻力。由于在混合工质中每种成分的沸点各不相同，低沸点的易挥发组分容易保持汽态，较难凝结，在汽液分界面上逐渐浓缩，形成一个阻碍高沸点组分的蒸汽向冷凝面移动的扩散层。这样，在冷凝壁面上同时存在一层凝结液膜和一层蒸汽膜，对于不同的冷凝速率，凝结液中的温度分布和蒸汽膜中的浓度分布也不一样，如图 2-3 所示。
【引证文献】

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1 欧阳光;热泵型电动汽车空调系统性能实验研究[D];华南理工大学;2011年

本文编号：2876586