论文摘要
开展中高温热泵技术研究,具有拓展热泵节能技术的应用空间、提供工业余热资源回收利用手段的节能与环保意义。现阶段,中高温热泵技术研究的重点为,基于常温热泵系统硬件,寻找环境性能和循环性能俱优的中高温热泵适用工质。本文以筛选、提出冷凝温度为60100°C的中高温热泵工况范围的适用工质为目标,对多种纯质和混合工质,开展了循环性能的理论和实验对比评价研究。非共沸混合工质相变过程温焓关系的非线性,导致了相变温度的算术平均值与真实平均值之间的差异;故现行的不同工质间理论循环性能对比研究中,以各工质有分别相同的算术平均冷凝/蒸发温度作为比较的基础,造成了不公平比较因素。本文分析了非共沸混合工质相变算术平均温度与真实平均温度之间差值的影响因素,考察了二者差值对理论循环性能的影响,并指定相变真实平均温度作为冷凝/蒸发温度,对非共沸混合工质的理论循环性能计算方法进行了改进,改进结果更加接近实际。指定非共沸混合工质相变真实平均温度作为冷凝/蒸发温度,结合改进的理论循环性能计算方法,对多种HFCs和HCFCs类纯质和混合工质、在冷凝温度60-80°C和80-100°C两个温度区间上进行了理论循环性能分析,初选出了各个温度区间上理论循环性能优良的纯质以及7种非共沸混合工质M1-M7;对M1-M7的温度滑移匹配分析表明,M2-M5温焓关系呈现较好的线性,更易实现两器中工质与载热流体温度的较好匹配。采用改进型的循环性能对比实验评价研究方法,在水-水蒸汽压缩式热泵实验台上,首先以考察纯质实验循环性能为目的,在冷凝温度60-90°C工况范围内对多种纯质进行循环性能实验研究;然后在冷凝温度90-100°C工况范围内,对理论循环性能优良、样品可得的非共沸混合工质M3和M4以及前期研究中得到的优良纯质R245fa进行循环性能对比实验研究。研究结果表明,M3和M4的制热量和COPh均明显高于R245fa,排温比R245fa高10°C左右,综合性能优于R245fa;两种混合工质中,M3的环境性能和循环性能最优。