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变浓度容量调节热泵系统的理论与实验研究

洪峰  
【摘要】:混合工质变浓度容量调节是指利用非共沸混合工质的组成特性,通过改变系统中混合工质的浓度配比,对系统的制冷量或制热量进行调节。与其它容量调节方式相比,这种调节方式不产生附加能量损失,并且可以避免变频压缩机所存在的共振、密封不良等诸多问题,可以获得更好的调节效果,具有很好的应用前景。本文从理论和实验两个方面对一种新型混合工质空气源热泵系统进行了研究,主要研究内容如下: 1.综述了混合工质变浓度容量调节系统的发展历史及国内外研究现状,在传统的混合工质变浓度容量调节系统的基础上,提出了一种变浓度装置并接于系统的低压侧,结构和控制都相对简单的新型变浓度容量调节系统。 2.对烷烃及其衍生物中的五组二元混合工质R32/R134a、R143a/R134a、R143a/R227ea、R290/R227ea和R125/R227ea进行了循环热力计算,并综合考虑混合工质的热力学循环特性、分馏特性及环保性指标,对适用于变浓度容量调节的混合工质进行了筛选,最终采用了R32/R134a作为后续变浓度容量调节研究的循环工质。 3.对新型变浓度容量调节空气源热泵系统的冬季运行性能进行了稳态仿真计算,得到了系统主要性能参数随蒸发器进风温度的变化关系,并分析和比较了不同的结构参数对系统性能的影响。此外还与R22常规热泵系统以及R32/R134a定浓度混合工质热泵系统进行了主要性能参数的对比,为该装置的设计和改进提供了理论依据。 4.设计并搭建了新型变浓度容量调节热泵系统实验台,研究了该系统以R32/R134a为工质时变浓度容量调节的实际运行效果,并与纯质R22常规热泵系统进行了比较。实验结果初步印证了理论模型的可靠性和该新型变浓度容量调节系统的可行性,同时也发现了系统设计及运行中存在的问题,为系统以后进一步的改进指明了方向。 5.初步探讨了变浓度容量调节热泵系统的自动控制方式,实现了系统容量调节的半自动控制,为这一新型热泵系统走向实用奠定了一定的基础。


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