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《浙江大学》 2007年
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变浓度热泵系统的理论与实验研究

张丽娜  
【摘要】: 空气源热泵的广泛应用符合环保和节能的发展趋势,但是它在冬季使用中随着环境温度的降低制热量不足,从而影响了室内的舒适性。容量调节是解决这一问题的有效方式。容量调节相继经过了压缩机开停调节,多台压缩机联合运行调节,压缩机转速调节和混合工质变容量调节等阶段。尽管采用变频压缩机可以进行一定范围的系统制热量调节,但仍不能克服因吸气压力过低所带来的压缩比太高、制热量下降等诸多的问题。利用混合工质特性可以实现纯工质无法达到的改变热泵制热(冷)量的可能性,采用常规定转速压缩机的混合工质变浓度容量调节方式成为一个有意义的研究热点。 本课题提出了一种新型变浓度容量调节热泵系统,自行设计、搭建了实验装置。精馏装置安装在冷凝器与压缩机出口的节点和节流阀进口之间,精馏过程所需的上升气体直接由压缩机出口气体充当,无需任何的换热设备。系统储存低沸点工质,使润滑油可以随高沸点工质回到系统循环,从而解决了回油问题。储存低沸点工质的储液罐设在高压侧,无需特别的保温。 对新型装置进行了理论建模与仿真计算,得到了系统制热量、COP、压缩机耗功及排温等重要性能参数随蒸发器进口温度和高压组分浓度的变化关系。对混合工质用于新型实验装置进行了预测,得出了实验中应注意的问题。 以新型实验装置为基础,研究了R32/R134a的变浓度循环性能,分析了变浓度过程中制热量、COP和功率等随蒸发器进口温度的变化关系,得出了R32/R134a的容量调节范围和适用的温度范围;并与模拟结果进行了对比分析,得出系统性能变化趋势的原因。 通过新型变浓度容量调节热泵系统实验台,研究了该系统以R407C为工质变浓度容量调节的实际运行效果,分析出混合工质浓度改变对系统性能的影响,并通过R32/R134a和R407C变浓度结果的比较,得出了R32/R134a的变浓度范围大于R407C,而R407C的排气温度和压比均大大小于R32/R134a。为R407C用于混合工质变浓度调节中提供了重要的实验基础。 实验结果验证了该新型变浓度容量调节系统的可行性,同时分析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。 最后,在总结理论和实验研究结果的基础上,对今后进一步研究工作提出了一些意见与建议。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB65

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