青島理工大學(xué)

碩士

2018

TU831.3

以R245fa為工質(zhì)的高溫水源熱泵樣機(jī)研制及實(shí)驗(yàn)研究

Development and Experimental Study of High Temperature Water Source Heat Pump Prototype with R245fa as Working Fluid

楊金文

郭健翔

建筑與土木工程(暖通)(專業(yè)學(xué)位)

工業(yè)生產(chǎn)中存在著大量30~60℃的低溫廢熱,因?yàn)檫@些廢熱的溫度較低無法直接使用,直接排放后會(huì)造成能源的浪費(fèi)的同時(shí)還會(huì)對(duì)環(huán)境造成熱污染。利用高溫?zé)岜脤?duì)這部分余熱資源進(jìn)行回收利用,將帶來極大的環(huán)保經(jīng)濟(jì)效益。目前的普通熱泵無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求,本文對(duì)新工質(zhì)高溫?zé)岜眠M(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究,研制的高溫?zé)岜脵C(jī)組可制取106℃的熱水,同時(shí)具有較好的能效比。利用理論循環(huán)分析方法對(duì)各類高溫?zé)岜霉べ|(zhì)進(jìn)行了研究。通過MATLAB調(diào)用REFPROP中工質(zhì)的熱物性參數(shù)對(duì)熱泵理論循環(huán)進(jìn)行了計(jì)算,提出了高溫?zé)岜眯滦椭评涔べ|(zhì)的篩選原則和方法,經(jīng)過大量工質(zhì)的計(jì)算,確定了純工質(zhì)R245fa、非共沸混合工質(zhì)R1234ze/R245fa為綜合性能參數(shù)良好的新型工質(zhì),對(duì)新的混合工質(zhì)R1234ze/R245fa進(jìn)行了組分的優(yōu)化。R245fa具有良好的高溫特性,可以實(shí)現(xiàn)130℃以上的冷凝器出水溫度。混合工質(zhì)R1234ze/R245fa彌補(bǔ)了純工質(zhì)R245fa單位容積制熱量偏小的不足,適應(yīng)在100℃左右的高溫?zé)岜檬褂谩１疚奶岢龅男滦椭评涔べ|(zhì)與目前國(guó)內(nèi)外研究的同類工質(zhì)相比,具有最優(yōu)的綜合性能參數(shù)。理論研究發(fā)現(xiàn),R245fa適應(yīng)于更高溫度的熱泵應(yīng)用范圍的要求,本文對(duì)R245fa高溫?zé)岜脵C(jī)組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)R245fa熱物性參數(shù),對(duì)高溫?zé)岜脵C(jī)組冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、儲(chǔ)液系統(tǒng)等進(jìn)行計(jì)算,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和選型。針對(duì)新工質(zhì),提出了電子膨脹閥的控制方式,并編制了控制程序,同時(shí)對(duì)充灌量進(jìn)行了優(yōu)化,對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行了選型,研制了新型螺桿壓縮機(jī)組高溫?zé)岜脴訖C(jī)。自行研制了高溫?zé)岜脤?shí)驗(yàn)臺(tái)加壓系統(tǒng),可以滿足150℃左右出水溫度的熱泵實(shí)驗(yàn)。研制了高溫?zé)岜眯鹿べ|(zhì)充灌系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)新工質(zhì)充灌量的準(zhǔn)確控制。研制了高低溫混水控制系統(tǒng),在提高控制精度的基礎(chǔ)上,節(jié)省了實(shí)驗(yàn)耗電量。開發(fā)出實(shí)驗(yàn)測(cè)控操作系統(tǒng),提高了高溫?zé)岜脤?shí)驗(yàn)的測(cè)試精度和自動(dòng)化程度。在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上對(duì)研制的新型熱泵進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)40-60℃的低溫?zé)嵩催M(jìn)行了多工況性能測(cè)試,高溫?zé)岜贸鏊疁囟瓤蛇_(dá)到106℃,在高溫工況下,熱泵機(jī)組的冷凝壓力,排氣溫度等參數(shù)仍處于較低水平,還有溫度上升的潛力,同時(shí)具備良好的能效比。機(jī)組經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間高溫工況運(yùn)行,具有良好的穩(wěn)定性,潤(rùn)滑油無明顯變化,結(jié)果表明,本文研制的制冷機(jī)組可以滿足工業(yè)高溫余熱回收的需求,具有良好的應(yīng)用前景。

There are a large number of low-temperature waste heat in industrial production,because these waste heat can not be used directly because of its low temperature.Direct discharge will cause energy waste and also cause thermal pollution to the environment.Utilizing high temperature heat pump to recycle t

總結(jié)

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