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混合制冷剂扩散吸收式制冷系统理论与实验研究

龚磊  
【摘要】:当今社会的发展受到日趋严重的能源危机与环境问题威胁,引发了全球对节能减排技术的广泛关注。扩散吸收式制冷以其可利用低品位热能制冷且运行安静可靠的突出优势倍受青睐,再次成为了研究的热点。传统的吸收式制冷系统采用NH3/H20或BrLi/H2O工质对,由于工质本身的缺陷难以用于深度冷冻。在对国内外扩散吸收式制冷的理论和实验研究进行深入研究和分析的基础上,本文提出了一种以二甲基甲酰胺(DMF)为吸收剂、以R23与R134a为制冷剂、以氦气为平衡气体的混合制冷剂扩散吸收式制冷循环,从多元混合工质热物理性质和制冷系统循环性能两方面进行了深入的理论和实验研究。主要研究内容和结论如下: 1、采用Matlab编程成功地进行了PT状态方程和PT状态方程+NRTL活度系数模型参数的优化,得到了有机工质对R32-DMF、R134a-DMF、R22-DMF和R142b-DMF的各组分PT方程参数,及其混合物参数。与PT状态方程法相比,PT方程+NRTL活度系数模型的气液相平衡计算精度有较大提高,且计算过程简便。 2、采用PT方程进行了循环模拟计算,得到了混合制冷剂扩散吸收式制冷循环的系统压力、溶液浓度、精馏效果、吸收效果、环境温度、发生温度和制冷温度等因素对系统热力学性能的影响规律,发现制冷剂回热器中的两股流体的水当量匹配程度对循环性能起着关键性的作用。 3、设计、搭建了混合制冷剂扩散吸收式制冷循环实验装置,实验验证了该循环比纯质制冷剂扩散吸收式制冷循环更易于获得更低的制冷温度。 4、设计和制作了一种带有环形通道发生器的气泡泵,实验结果表明,这种形式的气泡泵启动速度快,传热温差小,加热量损耗小,且能满足大流量的需求。


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