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复叠温区新型共沸工质的整机性能研究

作　者: 孟冲
导　师: 吴剑峰；公茂琼
学　校: 中国科学院研究生院（理化技术研究所）
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 复叠循环混合工质制冷性能实验研究
分类号: TB61
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

-80℃的低温环境在生物材料的活性储存、食品的低温保鲜、医学工程、低温环境模拟等领域都有着广泛的应用和良好的应用前景。单级蒸汽压缩制冷循环由于受到压比及冷凝、蒸发压力等条件的制约,而无法有效实现-40℃以下的制冷温度,工业界较为普遍采用双级复叠式系统实现这个温区的制冷需求。传统的应用于-80℃温区的复叠制冷系统低温级的制冷工质主要有R13、R503和R23,前两者具有很高的ODP值和GWP值,逐渐将停止使用,后者GWP值、压比及排气温度都很高。现在常用的制冷工质是R508系列,仍然具有较高的GWP系数,且润滑油溶解性能较差,将会导致系统可靠性和效率的降低。因此,开发一类高效、环保的替代工质显得异常紧迫和至关重要。对于替代工质而言,其整机性能研究的重要性是不言而喻的。本文针对复叠温区的新型共沸工质开展了一系列的整机性能研究,主要工作如下:1.新型共沸工质的循环性能计算利用美国国家标准技术研究所NIST(National Institute of Science and Technology)开发的制冷剂热物性计算软件REFPROP7.1计算了新型共沸工质的循环特性,并与R508B进行了比较,计算结果显示:R170+R116系和R170+R116+R23系具有相对较好的制冷性能。2.双级复叠式制冷循环实验系统的设计与搭建通过参考专利CN2364403Y、CN2694182Y、CN1485589A和国标GB/T5773-2004,建立了一套两级复叠制冷实验装置,来实验测量上述制冷剂的循环性能。在实验测量方面,采用高精度的温度、压力测量及采集系统,保证能得到精确的实验数据。本实验台适用于复叠温区各种工质。3.传统复叠温区制冷工质的整机性能实验研究通过实验测试,比较了不同冷凝、蒸发温度下低温级常用制冷工质R13、R23、R503、R508A和R508B的COP、压比及制冷量等循环性能,又结合各制冷工质的环境性能、热工性能,分析了现有常用复叠系统低温级制冷工质各自的优缺点,为新工质的开发及进一步制冷性能对比实验工作提供了有益的帮助。4.新型共沸混合物的整机性能实验研究在不同冷凝温度和蒸发温度下,分别测量了新共沸工质R170+R116系、R170+R23系和R170+R116+R23系的整机性能。从跟传统制冷工质中性能较好的制冷工质R508B比较来看,新开发的这三种共沸混合物不仅ODP系数为零,GWP系数较小,而且整机制冷性能较为优越,具有替代现有复叠温区常用制冷工质的巨大潜力。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-10
第一章绪论  10-24
  第一节研究背景  10-17
    1.1.1 制冷剂发展的历史回顾  10-13
    1.1.2 制冷工质的环境问题  13-15
    1.1.3 替代工质的选取标准  15-16
    1.1.4 混合工质的分类与特点  16-17
  第二节两级复叠制冷循环及常用工质  17-22
    1.2.1 复叠式制冷循环介绍  17-19
    1.2.2 复叠循环的主要应用领域  19-20
    1.2.3 复叠式制冷循环常用工质  20-22
  第三节研究意义  22
  第四节本文主要研究内容  22-24
第二章理论计算  24-36
  第一节复叠式制冷循环的热力计算  24-27
    2.1.1 循环流程  24-25
    2.1.2 状态点的确定  25-26
    2.1.3 设备的热负荷计算  26-27
  第二节新工质热力计算  27-35
    2.2.1 计算工况  27-28
    2.2.2 计算结果  28-34
    2.2.3 结果分析  34-35
  第三节本章小节  35-36
第三章实验系统的设计与搭建  36-47
  第一节实验系统的确定  36-38
  第二节装置的选型与搭建  38-43
    3.2.1 主要部件的选型  38-39
    3.2.2 加热装置及其连接部分的设计  39-42
    3.2.3 装置的整体搭建  42-43
  第三节实验测量系统及误差分析  43-46
    3.3.1 温度测量  43-45
    3.3.2 压力测量  45
    3.3.3 功率的测量  45-46
    3.3.4 其他  46
  第四节本章小节  46-47
第四章常用工质实验结果及分析  47-57
  第一节实验准备工作  47-49
  第二节常用工质性质参数比较  49-51
    4.2.1 基本物性参数  49
    4.2.2 饱和蒸汽压  49-50
    4.2.3 ODP值及GWP值  50-51
    4.2.4 润滑油性能  51
  第三节实验结果及分析  51-55
  第四节本章小结  55-57
第五章新工质实验结果及分析  57-69
  第一节新工质性质参数比较  57-60
    5.1.1 基本物性参数  57-58
    5.1.2 饱和蒸汽压  58-60
    5.1.3 温度滑移  60
    5.1.4 ODP值及GWP值  60
    5.1.5 润滑油性能  60
  第二节实验结果及分析  60-68
    5.2.1 最低制冷温度  61
    5.2.2 COP  61-64
    5.2.3 压比  64-66
    5.2.4 排气温度  66-67
    5.2.5 实验数据和理论计算的比较  67-68
    5.2.6 新工质整机性能分析  68
  第三节本章小节  68-69
第六章总结与展望  69-71
  第一节全文总结  69-70
  第二节进一步的工作  70-71
参考文献  71-76
攻读硕士期间论文发表情况  76-77
致谢  77

复叠温区新型共沸工质的整机性能研究

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