三种中高温热泵工质循环性能实验的研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 工程热力学与能源利用 学术会议论文 编号：081026 三种中高温热泵工质循环性能实验研究 郭涛，王怀信，刘奇 （天津大学热能与制冷工程系，天津，300072 ） TEL: (022Email: wanghx@tju.edu.cn 摘要：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，对理论循环 性能优良、样品可得的混合工质 M3 、M4 和纯质 HFC245fa ，在冷凝温度 90-95°C、蒸发温度 40-65°C 的工况范围内进行了循环性能对比实验研究。研究结果表明，与在冷凝温度90-100°C 工况范围内实验 性能较优的纯质 HFC245fa 相比，M3 和 M4 的制热量和 COP 均明显高于 HFC245fa ，排温比HFC245fa 高 10°C 左右，综合性能优于 HFC245fa ；两种混合工质中，M3 的环境特性和循环性能最优。 关键词：中高温热泵工质，循环性能，实验研究 符号表 P 压力(MPa) 下角标 t 温度(°C) evap 蒸发、蒸发器 Pr 压比 cond 冷凝、冷凝器 3 v 比容(m /kg) suc 吸气 3 qv 单位容积制热量(kJ/m ) g 滑移 COP 循环性能系数 0 前言 开展热泵技术高温化研究，具有拓展热泵节能技术的应用空间、提供工业余热资源 回收利用手段等节能与环保意义。热泵技术高温化研究，已受到国内外研究机构的高度 重视。日本的Super Heat Pump Energy Accumulation System项目[1]、美国IEA热泵中心和 IIR 的热泵发展计划[2]及欧洲的大型热泵研究计划，都把高温化热泵技术作为重点研究内 容；国内的清华大学、中科院广州能源研究所、天津大学等单位，也开展了相应的理论 和实验研究[3-6] 。目前，蒸汽压缩式热泵技术高温化研究，在热输出温度水平方面受到 系统硬件的制约；现阶段研究的主要目标为，立足于现有常温热泵系统硬件，通过寻求 环境特性、循环性能俱优的适宜工质，追求尽可能高的COP(性能系数) 、单位容积制热 量和热输出温度。 在工质的筛选中，循环性能实验研究，综合了工质热力学性质、输运性质及其它实 际因素的影响，可对工质做出更为全面也更具说服力的评价。理论筛选出的不同工质的 实际循环性能如何，最终应通过循环性能实验研究来判定。 本文以理论筛选出的循环性能优良、样品可得的混合工质 M3 、M4 为研究对象，以 资助项目：国家自然科学基金资助项目(No 纯质HFC245fa(前期研究[5,6] 中得出的优良工质)为比较对象，采用改进的循环性能对比实 验评价研究方法[7]进行循环性能对比实验研究，考察温度范围为冷凝温度 90-100°C (HFC245fa 的实验性能最优工况[6]) 。表 1 中为3 种工质的ODP、GWP值，其中，混合工 质的ODP 、GWP值由其组元物质的相应数据按混合物的摩尔组成加权平均得到；表 2 为 3 种考察工质在典型工况下的理论循环性能计算结果。 表1 3 种工质的 ODP 和 GWP 值 代号 ODP GWP(CO 100 yr)