三元工质用于空气源热原容量调节理论与实验研究

摘要

空气源热泵系统由于其安全、节能、环保洁净、高效的特点，在长江以南地区有着广泛的应用，但是其在应用中也存在局限性：冬季制热量衰减导致的制热量与建筑物热负荷不匹配直接影响热舒适性。混合工质在制冷剂替代问题中表现出来的优势，以及非共沸混合工质在容量调节技术中的应用，为解决空气源热泵系统局限性提供了可行性。基于此，本文以混合工质在新型变浓度热泵系统试验台上进行了实验及理论研究。主要内容如下：
　　 首先总结了国内外对这一课题的发展方向，主要体现在工质的选取以及系统设计方面。
　　 其次，通过理论计算确定了以R23/R32/R134a三元工质作为工质，并在新型变浓度热泵系统试验台上进行了实验研究。考虑到系统性能与蒸发温度、吸气压力以及浓度之间关系最为密切，实验部分主要研究了性能-蒸发温度关系实验以及性能-吸气压力关系实验，并将实验结果与二元工质R32/R134a做了对比。实验的结果表明：新的三元混合工质表现出来的工质分离特性、容量与温度可调范围、系统性能等方面具有很好的应用价值。
　　 然后，本文根据实验结果的分析，进行了模拟计算，从理论上分析了系统容量调节的能力并结合实验结论进行分析与比较，最后分析了模拟过程中误差的来源。
　　 最后，通过分析国内外在变浓度容量调节热泵研究中所涌现出来的系统设计方案，针对实验过程中现有实验台存在的问题，给出了试验系统的改进方案，使得系统向产品化方向迈进了一步。

目录

文摘

英文文摘

主要符号表

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1.能源环境问题

1.1.2.热泵技术的发展

1.1.3.空气源热泵

1.2 容量调节技术

1.2.1 容量调节技术的发展

1.2.2 变浓度容量调节技术的原理

1.2.3 变浓度容量调节技术的发展

1.3 本文的主要研究工作

2 混合工质的确定

2.1 工质筛选的发展史

2.2 纯质工质的理论循环性能计算

2.3 本章小结

3 实验研究

3.1 实验装置

3.2 实验准备工作

3.2.1 制冷剂充灌

3.2.2 色谱仪标定

3.2.3 控制系统PID整定

3.3 实验研究

3.3.1 变浓度范围实验

3.3.2 性能与蒸发温度关系实验

3.3.3 性能与吸气压力关系实验

3.4 R23/R32/R134a与R32/R134a实验结果对比

3.4.1 变浓度范围实验对比

3.4.2 变浓度性能实验对比

3.5 本章小结

4 模拟计算

4.1 系统模拟框架图

4.1.1 模拟总框架图

4.1.2 主要部件流程图

4.1.3 编程及数据分析说明

4.2 模拟结果及结论分析

4.2.1 定蒸发进口温度下系统性能与变浓度的关系

4.2.2 对实验结论的理论分析

4.2.3 理论与实验结果比较分析

4.3 误差分析

4.4 本章小结

5 系统改进方案

5.1 容量调节热泵系统的发展

5.2 现有系统及存在的问题

5.3 系统改进方案

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间发表的论文

致谢