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

1、在替代工質(zhì)及新工質(zhì)應(yīng)用技術(shù)的研究中，混合工質(zhì)的研究是一個重要方向，其中ODP為零的HFC類工質(zhì)與ODP為零、GWP較低的自然工質(zhì)HC類工質(zhì)的組合具有重要的應(yīng)用價值。本文以HFC125/HCs二元混合工質(zhì)及其熱泵應(yīng)用系統(tǒng)為研究對象，主要針對混合工質(zhì)優(yōu)化配比區(qū)間、適用此類混合工質(zhì)的熱泵循環(huán)結(jié)構(gòu)型式以及混合工質(zhì)與換熱流體間的溫度匹配特性進(jìn)行了理論分析與實驗研究，為規(guī)?；瘧?yīng)用及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計提供指導(dǎo)依據(jù)。概括起來，本文的主要研究工作如下：

2、　　1）混合工質(zhì)篩選
　　基于阻燃性及優(yōu)良的熱力學(xué)性能，在HFCs類工質(zhì)中選擇了綜合性能優(yōu)秀的HFC125工質(zhì)為基礎(chǔ)組元，與HC290、HC600、HC600a和HC1270組成二元混合工質(zhì)。發(fā)現(xiàn)通過工質(zhì)混合，有效降低了HFC125的GWP值，明顯抑制了HCs類工質(zhì)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(zhì)。
　　2）混合工質(zhì)優(yōu)化配比區(qū)間確定
　　構(gòu)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(xué)模型，研究了工質(zhì)配比對熱泵循環(huán)性能參數(shù)的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)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(zhì) 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(xiàn)四組混合工質(zhì)相關(guān)性能參數(shù)隨工質(zhì)配比的變化

4、呈現(xiàn)出兩兩相似規(guī)律，綜合考慮混合工質(zhì)特性兼材料易得原則，確定 HFC125/HCs混合工質(zhì)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(zhì)傳熱窄點在冷凝器中的移動與工質(zhì)配比及熱匯出口溫度變化的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)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(nèi)，隨著溫度升高，窄點位置向冷凝器出口端移動；混合工質(zhì)HFC125/HC600a也有類似的規(guī)律。該研究可為換熱器設(shè)計和系統(tǒng)運行提供參考。
　　3）混合工質(zhì)熱泵變組分特性
　　通過混合工質(zhì)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(xiàn) HFC125/HC290混合工質(zhì)熱泵循環(huán)性能實驗數(shù)據(jù)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(xiàn)象的存在，實驗數(shù)據(jù)較理論計算存在較大偏差，最大COP出現(xiàn)在10/90配比附近。并且發(fā)現(xiàn)在給定的熱匯出口溫度下（55℃），HFC125/HC290混合工質(zhì)冷凝換熱中兩種流體在25/75工質(zhì)配比附近出現(xiàn)相對較差換熱匹配；HFC125/HC600a在20-40%的HFC125濃度區(qū)間出現(xiàn)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(zhì)熱泵變工況特性
　　

7、通過混合工質(zhì)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(xiàn)相較HFC125/HC600a，混合工質(zhì) 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(xiàn)相同工況下混合工質(zhì)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(yán)格限制的場合。
　　變熱匯流量下，混合工質(zhì)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(jìn)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(diào)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(tǒng)能效。
　　最后，對特定工況下混合工質(zhì)與被替代工質(zhì)熱泵系統(tǒng)性能進(jìn)行了比較分析，結(jié)果表明，HFC125/HC290