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混合工质制冷剂的整机性能研究

陈亮亮  
【摘要】: 按照蒙特利尔议定书及其相关修正案,低温制冷最常用的制冷剂R502,由于其高ODP值和高GWP值,成为了首批淘汰的工质。发达国家已于1996年淘汰使用,发展中国家也将于2010年之前淘汰。目前R502的替代制冷剂主要有R404A以及R507,这两者虽然ODP值为零,但是仍然具有较高的GWP值,从保护环境的角度来看,也不适合作为长期替代物,因此开发有着相近甚至更佳的热力学性能和整机循环性能,对环境更友好的制冷剂将会很有意义。 本文考察了一种新型近共沸多元混合工质,与R502、R404A、R507A以及R290对比分析了环境性能和热力学性能,并采用REFPROP软件按照简化的单级压缩制冷循环模型对这五种工质进行了理论循环计算。计算结果表明,在-40℃左右的制冷温区,新工质具有较小的压比,较高的COP值和容积制冷量,但排气温度略高。 为了进一步考察新工质的整机性能,参考了国家标准GB/T 5773-2004和一些相关的研究工作,自行设计搭建了第二制冷剂量热器法制冷剂性能测试实验台,并搭建了冷却水系统以及数据采集系统。 在此装置上,对以上五种制冷剂进行了整机性能测试,测试不同蒸发温度和冷凝温度下的整机性能,并考察了过冷温度以及吸气温度对系统性能的影响。最后的测试结果给出了各工质循环中的压比、排气温度、容积制冷量、压缩机功耗以及COP,并对这些结果进行了比较分析。测试结果表明,在-40℃左右的低温工况下,与R502或者其替代工质R404A、R507A相比,该新工质具有低压比、低排气温度、高容积制冷量、高COP等优点,蒸发温度越低,优势越明显。同时,新工质具有比R404A、R507A更友好的环境性能,因此从长期来看,该工质具有很大的替代潜力,值得我们对其进一步的研究。


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