青島理工大學

碩士

2018

TU831.3

以R245fa為工質的高溫水源熱泵樣機研制及實驗研究

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)(專業學位)

工業生產中存在著大量30~60℃的低溫廢熱,因為這些廢熱的溫度較低無法直接使用,直接排放后會造成能源的浪費的同時還會對環境造成熱污染。利用高溫熱泵對這部分余熱資源進行回收利用,將帶來極大的環保經濟效益。目前的普通熱泵無法滿足工業生產的需求,本文對新工質高溫熱泵進行了理論和實驗研究,研制的高溫熱泵機組可制取106℃的熱水,同時具有較好的能效比。利用理論循環分析方法對各類高溫熱泵工質進行了研究。通過MATLAB調用REFPROP中工質的熱物性參數對熱泵理論循環進行了計算,提出了高溫熱泵新型制冷工質的篩選原則和方法,經過大量工質的計算,確定了純工質R245fa、非共沸混合工質R1234ze/R245fa為綜合性能參數良好的新型工質,對新的混合工質R1234ze/R245fa進行了組分的優化。R245fa具有良好的高溫特性,可以實現130℃以上的冷凝器出水溫度?；旌瞎べ|R1234ze/R245fa彌補了純工質R245fa單位容積制熱量偏小的不足,適應在100℃左右的高溫熱泵使用。本文提出的新型制冷工質與目前國內外研究的同類工質相比,具有最優的綜合性能參數。理論研究發現,R245fa適應于更高溫度的熱泵應用范圍的要求,本文對R245fa高溫熱泵機組進行了實驗研究。根據R245fa熱物性參數,對高溫熱泵機組冷凝器、蒸發器、壓縮機、儲液系統等進行計算,在此基礎上進行了優化設計和選型。針對新工質,提出了電子膨脹閥的控制方式,并編制了控制程序,同時對充灌量進行了優化,對潤滑油進行了選型,研制了新型螺桿壓縮機組高溫熱泵樣機。自行研制了高溫熱泵實驗臺加壓系統,可以滿足150℃左右出水溫度的熱泵實驗。研制了高溫熱泵新工質充灌系統,實現新工質充灌量的準確控制。研制了高低溫混水控制系統,在提高控制精度的基礎上,節省了實驗耗電量。開發出實驗測控操作系統,提高了高溫熱泵實驗的測試精度和自動化程度。在本實驗系統上對研制的新型熱泵進行了實驗研究。對40-60℃的低溫熱源進行了多工況性能測試,高溫熱泵出水溫度可達到106℃,在高溫工況下,熱泵機組的冷凝壓力,排氣溫度等參數仍處于較低水平,還有溫度上升的潛力,同時具備良好的能效比。機組經過長時間高溫工況運行,具有良好的穩定性,潤滑油無明顯變化,結果表明,本文研制的制冷機組可以滿足工業高溫余熱回收的需求,具有良好的應用前景。

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

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