熱泵系統(tǒng)用二氧化碳混合制冷劑的理論分析與實驗研究.pdf

1、以CO2（R744）與“零ODP”、“低GWP”人工制冷劑組成的混合制冷劑為研究內(nèi)容，揚(yáng)長避短，發(fā)揮制冷劑各自的優(yōu)勢，提高CO2系統(tǒng)效率，降低CO2系統(tǒng)排氣壓力，減小人工制冷劑充灌量和可燃性。采用理論分析和實驗研究相結(jié)合的研究方法，以CO2水-水熱泵系統(tǒng)實驗臺和制冷劑燃燒極限測試實驗臺為基礎(chǔ)，研究混合制冷劑的燃燒特性、添加劑對CO2水-水熱泵系統(tǒng)性能的影響及用CO2混合制冷劑的熱泵系統(tǒng)性能。
　　以R744/R32混合制冷劑為重點(diǎn)

2、，分析R744/R32、R744/R41和R744/R161混合制冷劑的物性參數(shù)，將NIST混合制冷劑參數(shù)與實驗數(shù)據(jù)對比分析，采用Helmholtz狀態(tài)方程對R744/R32混合制冷劑參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的最大誤差由6％降低到3.4%，計算精度顯著提高。
　　對R744/R32，R744/R41，R744/R161，R744/R152a，R744/R290和R744/R1270共6組混合制冷劑進(jìn)行熱力學(xué)理論分析。當(dāng)CO2的質(zhì)量分

3、數(shù)高于0.95時，循環(huán)為跨臨界循環(huán)；隨著CO2含量的降低，當(dāng)CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.95時，循環(huán)由跨臨界循環(huán)過渡到亞臨界循環(huán)。純CO2以及CO2混合制冷劑的熱泵循環(huán)存在最大COP及對應(yīng)的最優(yōu)排氣壓力。當(dāng)CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.85時，R744/R32的系統(tǒng)效率最大，CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.85時，R744/R161的系統(tǒng)效率最大。
　　對R744/R32、R744/R41和R744/R161混合制冷劑燃燒下限（LFL）進(jìn)行實驗研究，分

4、析惰性氣體對燃燒下限（LFL）的影響，結(jié)果表明：隨著CO2含量的增加燃燒下限（LFL）逐漸升高。當(dāng)混合制冷劑中CO2的體積比接近50%時，與純質(zhì)的R32、R41和R161相比，燃燒下限（LFL）分別提高了0.5%、0.4%和0.45%。
　　基于跨臨界CO2水-水熱泵實驗臺，在充灌量一定的基礎(chǔ)上，對含R32、R41和R161三種添加劑（添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%）的跨臨界CO2水-水熱泵系統(tǒng)及R32添加劑對膨脹機(jī)的影響進(jìn)行實驗研究，對

5、CO2水-水熱泵系統(tǒng)用R744/R32，R744/R41，R744/R161三種混合制冷劑（R32、R41和R161質(zhì)量分?jǐn)?shù)5～50%）的性能進(jìn)行實驗研究。研究結(jié)果表明：
　　添加R32、R41和R161添加劑后，在部分工況下，COPh和COPc明顯提高，COPh和COPc提高幅度R32>R161>R41。
　　在CO2水-水熱泵系統(tǒng)用R744/R32，R744/R41，R744/R161三種混合制冷劑中，制熱工況下，推薦使

6、用R744/R32和R744/R41組成的混合制冷劑，最大COPh時，R32含量和R41含量分別為50%和40%，與純質(zhì)CO2相比，COPh對應(yīng)提高20.4%和11.9%。制冷工況下，推薦使用R744/R32和R744/R41混合制冷劑，最大COPc時，R32含量和R41含量分別為40%和40%，與純質(zhì)CO2相比，COPc對應(yīng)提高20.8%和18.5%。R744/R32和R744/R41混合制冷劑隨著R32和R41含量的增加，排氣壓力顯