基于大滑移温度非共沸工质的双冷源制冷系统研究

摘要

为解决传统温湿度独立控制系统中溶液除湿与固体除湿存在的缺点与传统压缩式制冷空调系统中难以同时精确控制室内温湿度，能效相对较低，制冷剂对环境存在一定影响等问题。本文提出并研发了一种基于大滑移温度的非共沸工质的双冷源制冷系统，适合夏热冬冷地区户用型除湿辐射空调系统，实现了通过室内环境的温湿度独立控制来提高整个空调系统的能效与改善室内空气的品质。通过理论与实验相结合的方式对该系统的性能进行了探讨，并对该大滑移温度非共沸混合工质的换热特性进行了研究，主要研究内容与成果如下:
　　本文总结了现有温湿度独立控制系统的运行情况，回顾了国内外有关温湿度独立控制技术与非共沸工质在制冷空调领域的研究进展。在此基础上首次提出了基于大滑移温度非共沸工质双冷源制冷系统，详细解释了其工作原理，并搭建以R32/R236fa为制冷剂的双冷源制冷系统性能测试平台，并对系统中典型工况下的实验数据误差进行分析，结果显示系统主要性能参数的最大相对误差均在10％左右，表明实验数据具有较高的可信度。
　　此外，在双冷源制冷系统性能测试平台上，对大滑移温度非共沸工质在冷凝器中换热特性进行了实验研究。结果表明:与理论分析结果一样R32/R236fa在冷凝过程中存在明显的滑移温度。此外，混合工质在冷凝末端存在传热恶化的状态。
　　与此同时，在大滑移温度非共沸工质双冷源制冷系统测试平台上，对系统的综合性能进行了大量实验研究，并结合理论分析。得到如下结论:该系统可同时产生15～19℃的高温冷冻水，6～9℃的低温冷冻水，系统可应用于温湿度独立控制系统中;当低温冷冻水为7℃、高温冷冻水为17℃时，质量组分浓度为50％∶50％时，系统的COP为3.82。排气温度为70℃左右，系统运行稳定可靠;
　　最后，本文构建了双冷源制冷系统的火用分析模型，通过分析了实验工况下系统及系统各部件的火用损失与火用效率，为大滑移温度非共沸工质双冷源制冷系统的优化提供了指导思路。

目录

声明

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 温湿度独立控制系统研究现状

1．3 非共沸混合工质的研究现状

1．3．1 制冷效率的提高

1．3．2 用于低温系统

1．3．3 目前研究现状与存在问题

1．4 本文的研究内容

第二章 大滑移温度非共沸混合工质选择

2．1 构建传热模型

2．2．多种工质换热过程计算

2．3．多种工质换热过程分析

2．4 本章小结

第三章 基于大滑移温度非共沸工质双冷源制冷系统实验平台的构建

3．1 基于大滑移温度非共沸工质双冷源制冷系统原理

3．2 基于大滑移温度非共沸工质双冷源制冷系统的实验装置

3．2．1 实验系统组成

3．2．2 双冷源制冷系统硬件构成

3．2．3 双冷源制冷系统测量系统

3．2．4 实验工质

3．3 实验测试内容

3．4 实验系统误差分析

3．4．1 误差分析基本原理

3．4．2 实验数据误差分析

3．5 本章小结

第四章 基于大滑移温度非共沸工质双冷源制冷系统性能研究

4．1 理论分析

4．1．1 模型建立

4．1．2 模型计算假设

4．1．3 理论分析结果

4．2 实验研究内容及方法

4．2．1 变质量组分浓度下双冷源制冷系统的性能

4．2．2 变高低温冷冻水温度下双冷源制冷系统的性能

4．2．3 变换热介质流量下双冷源制冷系统的性能

4．3 实验结果

4．3．1 非共沸工质质量组分浓度对双冷源制冷系统COP的影响

4．3．2 变高、低温冷冻水温度下双冷源制冷系统的性能

4．3．3 变换热介质流量下双冷源制冷系统的性能

4．3．4 大滑移温度非共沸工质R32／R236fa冷凝过程初步研究

4．7 本章小结

第五章 基于大滑移温度非共沸工质双冷源制冷系统的火用分析初探

5．1 火用分析的理论基础

5．1．1 质量、能量守恒定律

5．1．2 火用的类型及计算方法

5．2 火用分析的常用指标

5．2．1 火用分析

5．2．2．火用效率

5．2．3．火用损率

5．3 双冷源制冷系统火用分析模型

5．3．1 压缩机火用分析模型

5．3．2 低温蒸发器的火用分析模型

5．3．3 高温蒸发器的火用分析模型

5．3．4 冷凝器的火用分析模型

5．3．5 节流阀的火用分析模型

5．3．6 系统的火用分析模型

5．4 双冷源制冷系统设计工况下的火用分析

5．5 本章小结

第六章 研究总结与展望

6．1 研究总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

硕士期间发表论文及其他成果