基于傳熱窄點的熱泵用HFC125-HCs混合工質優(yōu)選及其系統特性研究.pdf

1、在替代工質及新工質應用技術的研究中，混合工質的研究是一個重要方向，其中ODP為零的HFC類工質與ODP為零、GWP較低的自然工質HC類工質的組合具有重要的應用價值。本文以HFC125/HCs二元混合工質及其熱泵應用系統為研究對象，主要針對混合工質優(yōu)化配比區(qū)間、適用此類混合工質的熱泵循環(huán)結構型式以及混合工質與換熱流體間的溫度匹配特性進行了理論分析與實驗研究，為規(guī)?；瘧眉跋到y優(yōu)化設計提供指導依據。概括起來，本文的主要研究工作如下：

2、　　1）混合工質篩選
　　基于阻燃性及優(yōu)良的熱力學性能，在HFCs類工質中選擇了綜合性能優(yōu)秀的HFC125工質為基礎組元，與HC290、HC600、HC600a和HC1270組成二元混合工質。發(fā)現通過工質混合，有效降低了HFC125的GWP值，明顯抑制了HCs類工質的可燃性，有望形成綜合性能優(yōu)良的新型熱泵用替代工質。
　　2）混合工質優(yōu)化配比區(qū)間確定
　　構建了基于控制換熱器中流體換熱窄點溫差的“一機兩用”熱泵循環(huán)熱力

3、學模型，研究了工質配比對熱泵循環(huán)性能參數的影響規(guī)律，發(fā)現相對于HCFC22, HFC125/HC600和HFC125/HC600a分別在6-66％和13-55%配比區(qū)間性能占優(yōu)，而對于被替代工質 HFC134a, HFC125/HC290、HFC125/HC600、HFC125/HC600a和HFC125/HC1270性能占優(yōu)配比區(qū)間分別為10-46%、0-75%、5-68%和0-35%。同時發(fā)現四組混合工質相關性能參數隨工質配比的變化

4、呈現出兩兩相似規(guī)律，綜合考慮混合工質特性兼材料易得原則，確定 HFC125/HCs混合工質熱泵性能研究中選擇HFC125/HC290和HFC125/HC600a的優(yōu)勢配比區(qū)間，即10-46%和5-68%。
　　研究了混合工質傳熱窄點在冷凝器中的移動與工質配比及熱匯出口溫度變化的關系，發(fā)現相對于HFC125/HC290，在40%配比以下傳熱窄點基本穩(wěn)定在冷凝器出口端，在此配比之上窄點位置向冷凝器中間移動，但幅度不大，在研究的熱匯出口

5、溫度35-55℃區(qū)間內，隨著溫度升高，窄點位置向冷凝器出口端移動；混合工質HFC125/HC600a也有類似的規(guī)律。該研究可為換熱器設計和系統運行提供參考。
　　3）混合工質熱泵變組分特性
　　通過混合工質HFC125/HC290和HFC125/HC600a不同熱匯出口溫度下的變組分熱泵特性實驗，發(fā)現 HFC125/HC290混合工質熱泵循環(huán)性能實驗數據雖較理論計算有所偏離，但變化趨勢一致，在25/75配比附近存在COP最大

6、值；HFC125/HC600a由于“濕壓縮”現象的存在，實驗數據較理論計算存在較大偏差，最大COP出現在10/90配比附近。并且發(fā)現在給定的熱匯出口溫度下（55℃），HFC125/HC290混合工質冷凝換熱中兩種流體在25/75工質配比附近出現相對較差換熱匹配；HFC125/HC600a在20-40%的HFC125濃度區(qū)間出現最優(yōu)溫度匹配。最后分析了改善流體換熱匹配的途徑和方法。
　　4）最優(yōu)組分混合工質熱泵變工況特性
　　

7、通過混合工質HFC125/HC290與HFC125/HC600a特定配比（25/75、10/90）變熱匯流量工況特性實驗，發(fā)現相較HFC125/HC600a，混合工質 HFC125/HC290小溫升優(yōu)勢較明顯，或者說HFC125/HC600a適合大溫升工況，并且發(fā)現相同工況下混合工質HFC125/HC600a性能下降約20%而充注量降低50%，特定條件下適合充注量要求受到嚴格限制的場合。
　　變熱匯流量下，混合工質HFC125/H

8、C290和HFC125/HC600a在冷凝器中的傳熱窄點均隨著流量的增大（出口溫度減?。睦淠髦虚g向進口端遷移，但HFC125/HC600a窄點遷移隨流量的變化較HFC125/HC290敏感，而變制冷劑流率對換熱窄點遷移幾乎無影響。表明可以通過調節(jié)水流量的方式改變換熱器中的流體溫度匹配，從而降低換熱不可逆損失，提高系統能效。
　　最后，對特定工況下混合工質與被替代工質熱泵系統性能進行了比較分析，結果表明，HFC125/HC290