基于制冷劑減量及替代的制冷熱泵系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著國際社會對臭氧層破壞和全球變暖等環(huán)境問題日益關(guān)注，制冷劑減量及替代成為制冷熱泵行業(yè)的研究熱點(diǎn)。本文針對制冷劑替代提出兩種方案，即減量延續(xù)技術(shù)和永久性替代，并針對兩種方案的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究。
　　 本文通過大量的數(shù)據(jù)調(diào)研，提出了在大中型冷水熱泵機(jī)組中采用降膜式蒸發(fā)方式比目前廣泛應(yīng)用的滿液式蒸發(fā)減少了30％的制冷劑充灌量，具有重大的應(yīng)用前景。基于此，對滿液式蒸發(fā)和降膜式蒸發(fā)建立換熱模型并進(jìn)行模擬計(jì)算，結(jié)果表明：隨著熱

2、流密度和蒸發(fā)壓力的增大，滿液式蒸發(fā)和降膜式蒸發(fā)的換熱系數(shù)是逐漸增大的。而對于降膜式蒸發(fā)，液膜雷諾數(shù)也是重要的影響因素，隨著液膜雷諾數(shù)的增大，存在干涸現(xiàn)象出現(xiàn)的臨界值，在臨界值出現(xiàn)之前換熱系數(shù)逐漸增大，超過臨界值則保持不變。本文建立水平單管滿液式蒸發(fā)和降膜蒸發(fā)試驗(yàn)臺，通過對兩種換熱方式進(jìn)行換熱試驗(yàn)研究，結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的合理性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在相同工況下，降膜式換熱系數(shù)要高出滿液式的6.3％。本文根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)提出了新的換熱關(guān)聯(lián)式，與大量試驗(yàn)數(shù)

3、據(jù)保持在13％以內(nèi)的誤差，具有較高的準(zhǔn)確性。
　　 為了直接觀測到兩種換熱模式的換熱機(jī)理，本文設(shè)計(jì)了可視化試驗(yàn)臺。通過對滿液式沸騰現(xiàn)象的觀測和分析發(fā)現(xiàn)，汽泡在加熱壁面上的汽化核心分為穩(wěn)定型和不穩(wěn)定型；汽泡從在壁面上出現(xiàn)到脫離壁面的汽泡生長時(shí)間大約在4ms-5ms之間；汽泡脫離直徑大約在1.4-1.8mm之間；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，降膜式沸騰產(chǎn)生的汽泡尺寸、汽泡脫離液態(tài)制冷劑的時(shí)間要小于滿液式；降膜式沸騰對流現(xiàn)象和沸騰擾動現(xiàn)象更明顯，但當(dāng)熱流

4、密度較大時(shí)，容易出現(xiàn)干涸現(xiàn)象。
　　 在永久性替代方案中，本文提出采用CO2雙級循環(huán)，并就關(guān)鍵部件CO2雙級滾動活塞壓縮機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和加工。對雙級循環(huán)的分析表明，在相同工況下，雙級循環(huán)效率比單級循環(huán)的效率高出12％～25％。本文對雙級壓縮機(jī)進(jìn)行了動力學(xué)和有限元分析，結(jié)果表明：在壓縮機(jī)開始排氣時(shí)，各部件的受力情況最惡劣，低壓級壓縮機(jī)的變形量大于高壓級壓縮機(jī)，尤其是低壓級偏心段是變形最大的地方，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。而對雙級壓縮機(jī)