【摘 要】
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制冷剂R22由于对臭氧层的破坏作用即将被淘汰,在替代制冷剂的发展过程中,混合制冷剂R410a以优良的性能得到了广泛应用,但R410a的GWP值高达1700,随着全球变暖效应加剧,研发使
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制冷剂R22由于对臭氧层的破坏作用即将被淘汰,在替代制冷剂的发展过程中,混合制冷剂R410a以优良的性能得到了广泛应用,但R410a的GWP值高达1700,随着全球变暖效应加剧,研发使用低GWP值环保制冷剂是目前制冷行业的发展趋势。我国作为制冷大国,面对环保要求以及经济和技术上的限制,应当避免一味的盲从,使用混合制冷剂为过渡方案或许是目前阶段最稳妥的选择。本课题前一阶段的研究中将R1234ze(E)、R32和R134a三种制冷剂按照一定比例混合配制成新制冷剂NC01,经过实验研究证明该制冷剂的性能良好,ODP为0,GWP值中等,比R410a更环保,有望成功替代R410a。本文将NC01充灌于现有水源热泵机组,通过实验结合仿真模拟的方法研究制冷剂充灌量、膨胀阀开度、水温和水流量等因素对热泵系统性能的影响,以期在不改换原有机组硬件的基础上,进一步优化热泵机组的性能。为了验证制冷剂NC01对原机组的适应性,本文借助软件Refprop9.0对制冷剂NC01和R410a的基本物理性质和热力循环性能进行了理论分析对比和实验验证。两种制冷剂的分子量、饱和液体密度、饱和气体压力、汽化潜热等各方面都很相似,通过热力循环分析,NC01对应的压缩机排气压力、排气温度低于R410a,耗功量和单位制热量略高于后者,分析结果表明制冷剂NCO1对原有热泵机组有良好的适应性。基于现有的水源热泵试验台进行实验,研究水温、水流量、膨胀阀开度对热泵性能的影响。结果表明:在不同热水出水温度下,冷水进水温度从13℃上升到20℃时,机组COP提升200%～300%。冷水进水温度低于17℃的情况下,膨胀阀开度为60%时系统的制热量和COP最高;冷水进水温度高于17℃时膨胀阀开度700%对应的系统制热量和COP最高。一定范围内增大蒸发器侧冷水流量可以提升系统性能,随着水流量继续增大,对系统性能的影响越来越小。基于Simulink建立了热泵系统仿真模型,通过实验验证模型的仿真结果和实验之间的误差在10%以内,进而以该模型分析制冷剂充灌量的改变对系统性能的影响,结果表明该热泵机组在制冷剂充灌量为7kg时机组性能最佳。
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