R406a应用于中高温热泵热水器的性能研究
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空气能热泵研究报告空气能热泵是一种将空气中的热能转化为供暖和热水的技术。
它通过循环利用空气中的热能,高效地提供能源。
本报告将对空气能热泵的工作原理、优点和应用进行研究。
空气能热泵的工作原理是基于热能的传递和转化。
它利用压缩机将低温低压的环境空气压缩,并通过冷凝器释放热能。
然后,通过膨胀阀使高压高温的制冷剂快速膨胀,并吸收周围环境的热能。
最后,通过蒸发器将低温低压的制冷剂再次压缩,形成一个循环过程。
空气能热泵有许多优点。
首先,它是一种清洁的能源,不会产生直接的排放物。
其次,它具有高效节能的特点,可以实现热能的循环利用。
同时,它的安装和维护成本相对较低,并且可以根据不同的需求进行灵活的调整。
此外,空气能热泵还可以提供供暖和热水两种功能,具有多样化的应用。
空气能热泵在许多领域都有应用前景。
首先,它可以广泛用于住宅建筑的供暖和热水。
作为一种清洁和高效的能源选择,空气能热泵可以有效地满足人们的需求,并节约能源。
其次,空气能热泵也可以应用于商业和工业领域,提供大规模供热和制冷。
此外,它还可以与太阳能光伏或太阳能热能联合使用,形成一个更为可持续和综合的能源系统。
然而,空气能热泵也存在一些限制。
首先,它的性能与环境温度和湿度有关,因此在极端的气候条件下效果可能不佳。
其次,空气能热泵的初投资成本相对较高,虽然在长期运行中可以节约能源,但需要考虑资金回收时间。
此外,空气能热泵需要占用一定的场地,并且需要进行定期的维护和清洁。
综上所述,空气能热泵是一种具有广阔应用前景的清洁能源技术。
它的工作原理简单高效,具有高效节能、多功能和灵活调整等优点。
将空气能热泵应用于供暖和热水领域可以实现能源的可持续利用和节约。
然而,它也存在一些限制需要进一步优化和改进。
热泵技术调研报告
热泵技术是一种将低温热能转换为高温热能的技术。
它通过从低温热源中吸收热能,然后经过压缩,将其升温并释放到高温热源中,实现热能的转移。
热泵技术在冷暖设备、工业过程、农业温室等领域应用广泛,具有很高的能源利用率和环保性。
首先,热泵技术在冷暖设备领域有着广泛的应用。
传统的空调系统需要大量耗电进行制冷或制热,而热泵技术可以利用空气、地表水、地下水等低温热源,通过热泵的工作循环,将其转化为高温热能供暖或制冷。
相比传统空调系统,热泵系统的能效更高,运行成本更低。
其次,在工业过程中,热泵技术也得到了广泛的应用。
许多工业过程需要大量的热能供应,而传统的锅炉系统存在能源浪费和污染等问题。
而热泵技术可以从废热、废气等低温热源中提取热能,并将其转化为高温热能供应给工业过程,大大提高了能源利用率,减少了对环境的影响。
此外,热泵技术在农业温室中的应用也日益普及。
农业温室需要在严寒的冬季保持恒温,以提供良好的生长环境。
传统的温室供暖方式存在能源浪费、运行成本高等问题。
而热泵技术可以从大气、地表水等低温热源中提取热能,为温室提供稳定的热源,有效降低了能源消耗,提高了温室的经济效益。
总之,热泵技术作为一种高效环保的能源利用技术,在各个领域的应用前景广阔。
随着能源资源的稀缺和环境保护意识的提高,热泵技术将会成为未来温室、工业、冷暖设备等领域能源
更新换代的重要选择。
在推广与应用的过程中,我们还需要进一步加强对热泵技术的研发与创新,提高其技术水平和经济效益,促进其在能源领域的深入应用。
R22、R404A与R407F制冷剂压缩机性能对比徐松;高飞;刘忠赏;杨晓倩【摘要】分析R22、R404A与R407F制冷剂的物理性质,并采用涡旋压缩机进行试验测试. 结果表明:在高温应用上, R22、R404A和R407F制冷能力数值相近,R407F制冷系数比R22、R404A稍低;而在低温应用上,R407F制冷能力、制冷系数比R22、R404 A都低.【期刊名称】《低温与特气》【年(卷),期】2016(034)001【总页数】4页(P7-10)【关键词】R22;R404A;R407F;性能【作者】徐松;高飞;刘忠赏;杨晓倩【作者单位】松下压缩机(大连)有限公司,辽宁大连116033;松下压缩机(大连)有限公司,辽宁大连116033;松下压缩机(大连)有限公司,辽宁大连116033;松下压缩机(大连)有限公司,辽宁大连116033【正文语种】中文【中图分类】TB61+2·低温与制冷·随着世界上各个国家、地区及组织对环境保护措施逐步实施及加强,制冷行业的环境保护工作也在积极开展,尤其在制冷剂替代方面工作正在全面推进。
无论是在空调行业,还是冷冻冷藏行业都在积极推进制冷剂的环保性替代,各种环保制冷剂产品快速推出,无论是天然制冷剂CO2,还是HFO类制冷剂,还是过渡性制冷剂R32、R410A、R407F、R417A等。
在中国,商用空调上广泛采用的是R22制冷剂,而在商业及工业低温冷冻上所采用的制冷剂主要也是R22,一部分采用R404A。
根据《蒙特利尔议定书》要求,以R22为代表的HCFCs制冷剂,因其对臭氧层的破环已被列为限制使用,中国目前正在加快淘汰R22制冷剂,而R404A又具有较高的GWP(3800)值[1],不是可以长久替代使用的制冷剂。
R407F是一种三元混合物,可在各种商用制冷上应用,物理及热工性能与R22、R404A接近,可直接用于现有制冷系统改造。
它的ODP为0,GWP为1824,或可作为过渡性替代制冷剂应用。
《高温热泵中R245fa的环保替代工质研究》篇一一、引言随着全球气候变化和环境保护意识的日益增强,制冷与空调系统中的工质选择已成为环境科学和工程领域的重要研究课题。
传统的制冷工质如R245fa等氟氯烃类物质因对大气臭氧层的破坏和温室效应的贡献,逐渐被淘汰。
因此,寻找环保、高效的替代工质成为了行业内的迫切需求。
本文将针对高温热泵中R245fa的环保替代工质进行研究,旨在为相关领域的研发和应用提供理论支持。
二、高温热泵中R245fa的概述R245fa作为一种传统的制冷工质,在高温热泵系统中被广泛应用。
然而,由于其对环境的破坏性,其使用受到了严格的限制。
因此,寻找R245fa的环保替代工质成为了行业内的研究热点。
三、环保替代工质的筛选针对高温热泵系统,我们首先从物理性质、环境友好性、安全性等方面对潜在替代工质进行筛选。
具体包括:1. 物理性质:替代工质应与R245fa具有相近的沸点、凝固点、传热性能等,以保证系统的正常运行。
2. 环境友好性:替代工质应不破坏大气臭氧层,且温室效应较小。
我们通过对比各种工质的大气寿命、全球变暖潜能等指标,筛选出符合要求的工质。
3. 安全性:替代工质应具有较低的毒性和燃烧性,以确保使用过程中的安全性。
经过综合对比,我们发现某些特定类型的工质如天然工质、非氟化物工质等具有较好的环保性能和适用性。
四、环保替代工质的性能研究针对筛选出的环保替代工质,我们对其在高温热泵系统中的性能进行深入研究。
主要研究内容包括:1. 性能评价:通过实验和模拟分析,对比替代工质与R245fa 在高温热泵系统中的性能差异,包括制冷效率、能效比等方面。
2. 长期稳定性:研究替代工质在长期运行过程中的稳定性,包括化学稳定性和热稳定性等方面。
3. 环境影响:通过实验和模拟分析,评估替代工质对环境的影响,包括大气寿命、全球变暖潜能等方面的指标。
五、结论与展望通过本文的研究,我们发现某些环保替代工质在高温热泵系统中具有较好的性能表现。
1 引言随着社会的发展及生活水平的提高,人们对于生活品质、生活环境的要求也越来越高,尤其追求更加舒适的居住环境,从而对供冷、供热、热水的要求也越来越高。
而空气源热泵通过消耗少量的电力,利用逆卡诺循环的原理,从低温环境中吸收热量,然后释放到高温环境中。
其以安装维护简单,结构简单,高能效比以及安全环保等优点被大力推广和研究,被各地政府组织纳入绿色环保建筑节能产品清单,并被大量应用于住宅、商用建筑、酒店、农业烘干等领域。
尽管常规空气源热泵机组能够满足供冷、供热以及热水的需求,然而常规定速空气源热泵机组不能及时准确地跟随建筑负荷的变化。
如在冬季采暖时,在室外环境温度高时,建筑负荷降低,而热泵机组的制热量输出增大。
室外环境温度低时,建筑负荷增大,热泵机组的制热量输出减小【5】,导致热泵机组综合使用能耗偏高,同时用户体验也欠佳。
针对普通热泵这些不足,人们普遍认为变频喷气增焓空气源热泵是较好的解决方案,并对此进行大力研究。
其中苏梅研究了在补气增焓系统中多种补气量控制方式,其中以补气过热度为控制目标的控制方式制冷量最大,可比其他的方式高10%以上【1】。
李艳也对单级空气源热泵机组以及补气增焓系统进行了仿真模拟计算,得出不同蒸发温度下有不同的最佳压力值【2】。
席战利也在空调中应用补气增焓技术使空调机组制热量R410a变频喷气增焓空气源热泵机组性能研究刘杨(广东芬尼能源技术有限公司)摘要:介绍了以R410a为工质的变频喷气增焓空气源热泵机组,分析了增焓回路流量占比对热泵性能的影响,并搭建实验台进行实验研究。
结果表明,在一定压缩机频率下,变频喷气增焓空气源热泵机组存在最佳的增焓回路流量占比使得系统的制热量或COP最佳。
关键词:喷气增焓;流量占比;空气源热泵;性能;The performance research of R410a variable speed air source heat pump with enhanced vapor injectionYang Liu Yong Li(GuangDong PHNIX Energy Technology LTD.)ABSTRACT Introduced the R410a variable speed air source heat pump with enhanced vapor injection, analyzed the influence of the injection refrigerant circuit flow rate on the performance of the heat pump, and set up an experimental bench for experimental research. The results show that, at a certain compressor speed,the variable speed air source heat pump unit with enhanced vapor injection has an optimal injection refrigerant circuit flow rate ratio to make the system’s heating capacity or COP the best.KEY WORDS enhanced vapor injection(EVI);Flow ratio;air source heat pump; performance;在原基础上提高了10%-100%【3】。
第41卷第4期V o l .41N o .42020青岛理工大学学报J o u r n a l o fQ i n g d a oU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g yR 134a /R 245f a 对比R 245f a 高温热泵循环性能实验研究庄绪成,郭健翔∗,孙晋飞,赵向明,包思凡(青岛理工大学环境与市政工程学院,青岛266033)摘㊀要:利用螺杆式高温热泵实验台,以混合工质R 134a /R 245f a (质量比3ʒ7)和纯工质R 245f a 为研究对象,实验研究了两种工质在高温工况下的循环性能,并进行对比分析.结果表明,混合工质R 134a /R 245f a 的制热量比同工况下R 245f a 机组高27 6%~44 3%,C O P 值比同工况下R 245f a 机组低14 3%~22 8%.当冷凝器出水温度为99 8ħ时,混合工质R 134a /R 245f a 的冷凝压力为2 12M P a ,排气温度为114 2ħ,均处在机组安全范围之内.而R 245f a 因具有更低的冷凝压力和排气温度,可作为冷凝器更高出水温度时的热泵工质.关键词:高温热泵;R 134a /R 245f a ;R 245f a ;实验研究中图分类号:T B 657.2㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1673G4602(2020)04G0081G06收稿日期:2019G07G24基金项目:中国可再生能源规模化发展项目(A 3GC S G2016G007)作者简介:庄绪成(1994G㊀),男,山东临沂人.硕士,研究方向为高温热泵系统.E Gm a i l :1101894016@q q .c o m.∗通信作者(C o r r e s p o n d i n ga u t h o r ):郭健翔,男,博士,教授.E Gm a i l :j i a n x i a n g g u o @163.c o m.E x p e r i m e n t a l r e s e a r c ho n c y c l i c p e r f o r m a n c e o f h i g h t e m p e r a t u r e h e a t p u m p w i t hR 134a /R 245f a i n c o m pa r i s o nw i t hR 245f a Z HU A N G X u Gc h e n g ,G U OJ i a n Gx i a n g ∗,S U NJ i n Gf e i ,Z H A O X i a n g Gm i n g,B A OS i Gf a n (S c h o o l o fE n v i r o n m e n t a l a n d M u n i c i p a l E n g i n e e r i n g ,Q i n g d a oU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,Q i n g d a o 266033,C h i n a )A b s t r a c t :T a k i n g t h em i x e d r e f r i g e r a n tR 134a /R 245f a (m a s s r a t i o 3ʒ7)a n d t h e p u r e r e f r i g Ge r a n tR 245f a a s t h e r e s e a r c ho b j e c t s a n du s i n g t h e s c r e wh i g ht e m p e r a t u r eh e a t p u m p s t e s t b e n c h ,t h i s p a p e r s t u d i e s t h e c y c l i c p e r f o r m a n c e o f t h e t w o r e f r i g e r a n t s u n d e r h i g h t e m p e r a Gt u r e c o n d i t i o n s ,a n d t h e e x p e r i m e n t a l d a t a a r e c o m p a r e d a n d a n a l y z e d .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e h e a t i n g c a p a c i t y o f t h em i x e d r e f r i g e r a n tR 134a /R 245f a i s 27 6%t o44 3%h i gh e r t h a n t h a t o f t h e p u r e o n eu n d e r t h e s a m ew o r k i n g c o n d i t i o n .T h eC O Pv a l u e i s 14 3%t o22 8%l o w e r t h a n t h e p u r e o n eu n d e r t h e s a m ew o r k i n g c o n d i t i o n .W h e n t h e c o n d e n s e r o u t l e t t e m Gp e r a t u r e r e a c h e s 99 8ħ,t h e c o n d e n s a t i o n p r e s s u r eo f t h em i x e d r e f r i ge r a n tR 134a /R 245f a i s 2 12M P a ,a n d t h e e x h a u s t t e m p e r a t u r e i s 114 2ħ,w h i c h i sw i t h i n t h e s a f e r a n ge of t h e u n i t .T h e p u r e r e f r ig e r a n tR 245f a c a nb eu s e da s ah e a t p u m p r e f ri g e r a n t a t ah i g h e ro u t l e t t e m p e r a t u r eo f t h ec o n d e n s e rd u et oi t sa d v a n t a g e s i nc o n d e n s a t i o n p r e s s u r ea n de x h a u s t t e m p e r a t u r e .K e y w o r d s :h i g h t e m p e r a t u r eh e a t p u m p ;R 134a /R 245f a ;R 245f a ;e x p e r i m e n t a l r e s e a r c h 中高温热泵技术作为一种高效的节能技术,目前已在工业余热回收等领域得到了广泛的应用,并且发展潜力巨大[1G2],选择合适的循环工质对中高温热泵技术的应用和推广起着至关重要的作用,因此对循环28青岛理工大学学报第41卷工质的研究一直是一项重要的课题.近年来,H F C类工质R134a和R245f a得到了广泛的研究和应用.诸多研究和应用表明,R134a具有良好的热力学性能和传输特性,目前已经广泛应用于热泵机组当中.翁文兵等[3]将R134a和R22应用于相同的水源热泵系统中进行实验,结果表明,R134a的C O P要比相同工况下R22的C O P高5%,具有更好的节能效果.倪灏[4]提出在R134a中添加少量R600a,并将混合后的工质应用于大型空气源热泵机组中,实验结果表明,应用了混合工质R134a/R600a的热泵机组,制热量最多可以提升15%,同时压比也降低了,机组运行条件得到了改善.刘靖等[5]对混合工质R152a/R134a(质量比1ʒ1)进行理论计算,发现混合工质R152a/R134a相比R22㊁R407C和R410A具有更好的环保性能,其C O P比同工况下的R407C和R410A分别高8%和18%,具有较好的节能效果,同时混合后的工质还有着较好的润滑特性,理论上可以作为R22的替代工质.R245f a因具有良好的环保性能(0O D P㊁低GW P)㊁优良的传热特性[6],目前已经广泛应用于高温热泵和有机朗肯循环系统当中,是一种具有较好应用前景的工质[7G8].赵兆瑞等[9]设计了一种高温蒸气热泵系统,并以R245f a为循环工质,经理论和实验研究表明,在蒸发温度从50ħ上升到85ħ的过程中,性能系数C O P和制热量都有明显增加.杨卫卫等[10]对多种高温热泵非共沸混合工质进行了理论研究,指出混合工质R161/R245f a具有较好的热力学性能,同时在经济性和环保性上也表现优异.R134a和R245f a的基本物性如表1所示.R134a的单位容积制热量较高,有着不错的制热能力,但其在中高温工况下的冷凝压力和排气温度也都较高,本课题组的前期研究表明,当冷凝器出水温度为73ħ时,冷凝压力就已经达到了2 25M P a,若继续提高冷凝器出水温度,冷凝压力可能会达到机组的最大承压,因此R134a无法满足更高冷凝器出水温度的要求.而相对R134a,R245f a有着在高温工况下冷凝压力和排气温度都较低的优点,其缺点在于单位容积制热量偏低,因此将两种工质混合可实现优势互补,且前期的理论计算表明R134a和R245f a两种工质质量比为3ʒ7时系统综合循环性能最好.本文以混合工质R134a/R245f a(质量比3ʒ7)和纯工质R245f a为研究对象,利用螺杆式高温热泵实验台,研究两种工质在高温工况下循环性能参数的变化规律,并将两者的实验数据进行对比分析,以期为同类的工质研究提供参考.表1㊀工质R134a和R245f a的基本物性工质相对分子量沸点/ħ临界温度/ħ临界压力/M P a O D P GW PR134a102.03-26.5101.064.0601430R245f a134.0015.3154.003.6509501㊀实验系统与数据获取1.1㊀实验系统介绍实验在螺杆式高温热泵实验台上进行,实验系统主要包括工质循环系统㊁水循环系统㊁数据实时测控系统等.为了模拟40~60ħ的工业余热温度,在蒸发器侧设置1台55k W的风冷热泵,与蒸发侧水箱连接,并在水箱底部增设1个12k W的辅助电加热器共同为蒸发器侧水循环系统提供热量.在冷凝器侧设置了1套加压水系统,该系统由增压泵㊁手动调节阀㊁高压水箱以及补给水箱等组成,能够保证冷凝器出水在温度超过100ħ时仍保持液态,同时也为冷凝器侧达到更高出水温度提供了保障.冷凝侧水箱通过板式换热器与高压水系统进行换热,并且与冷却塔水系统㊁混水系统连接,为系统散除多余热量.压缩机选用R CG2G140BGHGS型汉钟螺杆式压缩机,最高工作压力为2 8M P a,排气量为137m3/h.蒸发器采用干式壳管换热器,管程最高工作压力为1 4M P a,壳程工作压力为1 0M P a,换热面积为17m3.冷凝器选用满液式壳管换热器,管程最高工作压力为1 0M P a,壳程工作压力为2 4M P a,换热面积为17m3.实验系统采用的丹佛斯电子膨胀阀拥有2620步的调节步长,可实现阀门开度从0~100%的无级调节,从而能够对循环工质流量和蒸发器出口过热度进行精确调控,确保实验数据的准确性.高温热泵系统如图1所示.第4期㊀㊀庄绪成,等:R 134a /R 245f a 对比R 245f a高温热泵循环性能实验研究1.2㊀实验方案及工况设定表2㊀实验工况试验编号工质低温热源温度/ħ冷凝器出水温度/ħ1R 134a /R 245f a 5070~1002R 134a /R 245f a 6070~1003R 245f a 5070~1004R 245f a 6070~100㊀㊀实验以混合工质R 134a /R 245f a 和纯工质R 245f a 为研究对象,将两种工质分别充灌于热泵机组中,通过调节各阀门开度来控制水系统流量,实验工况如表2所示,对于每种工质分别设定蒸发器侧低温热源温度50和60ħ,冷凝器出水温度70~100ħ,待工况稳定后,记录所有实验数据,并重复多次取平均值.1.3㊀数据采集和计算方法通过用L a b V I E W 软件编写的实验台数据测控程序来实现对实验数据的实时采集㊁控制和处理.采集到数据后利用式(1) (4)计算得到系统性能参数,并可以直接通过E x c e l 输出数据.系统压比:P r =P c P e (1)制热量:Q h =C p ,w m c (T w ,o u t ,c -T w ,i n ,c )(2)制冷量:Q c =C p ,w m e (T w ,i n ,e -T w ,o u t ,e )(3)能效比:C O P =Q h W (4)式中:P c 为冷凝压力;P e 为蒸发压力;C p ,w为水的定压比热容;̇m c 和̇m e 分别为冷凝器侧和蒸发器侧的水流量;T w ,i n ,c 和T w ,o u t ,c 分别为冷凝器进出水温度;T w ,i n ,e 和T w ,o u t ,e 分别为蒸发器进出水温度;W 为压缩机耗电功率,由功率表测得.实验台测控系统中采用的铠装热电偶(精度ʃ0 5ħ)㊁压力变送器(精度ʃ0 5%)㊁电磁流量计(精度ʃ0 5%)㊁三相多功能数显表(精度ʃ0 5%)等均符合精度要求,对制热量和C O P 进行间接测量误差分析,结果显示实验台测控系统精度较高,可满足实验精度要求.38青岛理工大学学报第41卷2㊀实验结果及数据分析2.1㊀制热量对比如图2所示,两种工质的制热量均受蒸发侧低温热源温度和冷凝器出水温度的共同影响.当固定蒸发侧低温热源时,两种工质的制热量随冷凝器出水温度的升高而降低,降低幅度略有不同.当冷凝器出水温度不变时,两种工质的制热量又随着蒸发侧低温热源温度的降低而降低.混合工质R134a/R245f a的制热量要始终高于R245f a,当低温热源温度为60ħ㊁冷凝器出水温度在70~100ħ区间段时,混合工质R134a/R245f a的制热量要比同工况下R245f a高27 6%~44 3%;当冷凝器出水温度达到99 8ħ时,混合工质R134a/R245f a的制热量仍有96k W,比此时R245f a高44 3%.所以在制热量上,混合工质R134a/ R245f a要明显优于R245f a.2.2㊀性能系数C O P对比图3展示了两种工质在不同工况下性能系数C O P的变化规律.两种工质的C O P均受低温热源温度和冷凝器出水温度的共同影响.当低温热源温度不变时,C O P随着冷凝器出水温度的升高而减小.而当固定冷凝器出水温度时,C O P又随着低温热源温度的升高而增加.以混合工质R134a/R245f a为例,固定低温热源温度60ħ,冷凝器出水温度每升高5ħ,C O P值减小6 8%~15 3%,而固定冷凝器出水温度时,低温热源从50ħ升高到60ħ,C O P值提高13 9%~19 6%.对比两种工质,混合工质R134a/R245f a的C O P值要始终低于同工况下R245f a,固定低温热源温度60ħ,实验工况下的降幅为14 3%~22 8%,但整体上仍然处在较为合理的水平.2.3㊀压缩机耗电功率对比如图4所示,两种工质的耗电功率主要受冷凝器出水温度的影响,均随着冷凝器出水温度的升高而增大.从整体上来看,R245f a的耗电功率要始终低于混合工质R134a/R245f a,在低温热源为60ħ,冷凝器出水温度70~100ħ时,平均降幅为40 1%.2.4㊀冷凝压力对比图5给出了两种工质在不同工况下冷凝压力的变化规律.当低温热源温度不变时,两种工质的冷凝压力均随冷凝器出水温度的升高而增大,而低温热源温度对其影响较小.R245f a的冷凝压力要明显低于同工况下混合工质R134a/R245f a的冷凝压力,当固定低温热源温度60ħ,冷凝器出水温度从70ħ提升到48第4期㊀㊀庄绪成,等:R134a/R245f a对比R245f a高温热泵循环性能实验研究100ħ,R245f a的冷凝压力要比同工况下混合工质R134a/R245f a低44 3%~50 4%.在冷凝器出水温度达到99 8ħ时,混合工质的冷凝压力已经达到了2 12M P a,较高的冷凝压力也限制了出水温度的继续升高.而此工况下R245f a的冷凝压力仅为1 18M P a,远低于机组承压上限,因此继续提高冷凝器出水温度依然可行.2.5㊀压缩机排气温度对比图6表示压缩机排气温度的变化规律,当低温热源温度不变时,两种工质的排气温度均随冷凝器出水温度的升高而升高,而低温热源温度对其影响较小,低温热源从50ħ升高到60ħ,压缩机排气温度仅有略微升高.对比两种工质,固定低温热源温度60ħ,冷凝器出水温度从70ħ升高到100ħ时,混合工质R134a/R245f a的排气温度要比R245f a高9 3%~11 7%.当冷凝器出水温度为99 8ħ时,混合工质R134a/R245f a的排气温度就已经达到了114 2ħ,而此工况下R245f a的排气温度仅为103 4ħ,远低于压缩机的排温上限.3㊀结论利用螺杆式高温热泵实验台,对混合工质R134a/R245f a和纯工质R245f a在高温工况下的循环性能进行了实验研究,并对两种工质的循环性能参数进行对比分析,得到以下结论:1)两种工质的制热量均随冷凝器出水温度的升高和低温热源温度的降低而减小,总体上,混合工质R134a/R245f a的制热量明显高于同工况下R245f a的制热量,在出水温度为99 8ħ时,混合工质的制热量仍然达到了96k W.2)两种工质的性能系数C O P也均随着冷凝器出水温度的升高和低温热源温度的降低而减小,在低温热源温度60ħ,冷凝器出水温度70~100ħ时,混合工质R134a/R245f a的C O P值要比同工况下R245f a低14 3%~22 8%,从整体上来看,R245f a有更高的C O P值,因而其节能效果更好.5868青岛理工大学学报第41卷3)对比两种工质,混合工质R134a/R245f a的优势在于具有较高的制热量,且当出水温度达到99 8ħ时,其冷凝压力为2 12M P a,排气温度为114 2ħ,也仍处在机组安全范围之内.而R245f a在C O P㊁冷凝压力和排气温度等方面要更具优势,因而可作为更高出水温度时的热泵工质.综上可知,两种工质在不同方面各有优缺点,在工程应用上需要根据现有条件和需求目的的不同合理选择循环工质.参考文献(R e f e r e n c e s):[1]㊀赵力.高温热泵在我国的应用及研究进展[J].制冷学报,2005,26(2):8G13.Z H A OL i.A p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n t o f h i g h t e m p e r a t u r eh e a t p u m p s i nC h i n a[J].J o u r n a l o fR e f r i g e r a t i o n,2005,26(2):8G13.(i nC h i n e s e)[2]㊀王如竹,王丽伟,蔡军,等.工业余热热泵及余热网络化利用的研究现状与发展趋势[J].制冷学报,2017,38(2):1G10.WA N G R uGz h u,WA N GL iGw e i,C A I J u n,e t a l.R e s e a r c hs t a t u s a n d t r e n d so n i n d u s t r i a l h e a t p u m p a n dn e t w o r ku t i l i z a t i o no fw a s t eh e a t[J].J o u r n a l o fR e f r i g e r a t i o n,2017,38(2):1G10.(i nC h i n e s e)[3]㊀翁文兵,朱志朋,陶红霞,等.R134a和R22在水源热泵应用中的性能研究和比较[J].制冷与空调,2010,24(2):56G58.W E N G W e nGb i n g,Z HUZ h iGp e n g,T A O H o n gGx i a,e t a l.C o m p a r a t i v e p e r f o r m a n c es t u d y o fR22a n dR134a i nt h ew a t e r s o u r c eh e a t p u m p a p p l i c a t i o n[J].R e f r i g e r a t i o na n dA i rC o n d i t i o n i n g,2010,24(2):56G58.(i nC h i n e s e)[4]㊀倪灏.R134a/R600a混合制冷剂应用于大型空气源热泵的性能研究[J].制冷与空调,2010,10(2):62G67.N IH a o.P e r f o r m a n c e s t u d i e s o nR134a/R600a r e f r i g e r a n t s a p p l i e d t o l a r g e s c a l e a i r s o u r c e h e a t p u m p[J].R e f r i g e r a t i o n a n dA i rGC o n d iGt i o n i n g,2010,10(2):62G67.(i nC h i n e s e)[5]㊀刘靖,程艳华.R152a与R134a混合制冷剂替代R22的可行性研究[J].流体机械,2010,38(11):77G80.L I UJ i n g,C H E N GY a nGh u a.F e a s i b i l i t y r e s e a r c h o nu s i n g R152a a n dR134am i x t u r e a s a l t e r n a t i v e f o rR22[J].F l u i dM a c h i n e r y,2010,38(11):77G80.(i nC h i n e s e)[6]㊀刘圣春,霍宇杰,代宝民.新型环保工质R245f a研究现状及展望[J].制冷技术,2017,37(4):47G55.L I US h e n gGc h u n,HU O Y uGj i e,D A IB a oGm i n.R e s e a r c hs t a t u sa n d p r o s p e c to fn e we n v i r o n m e n t a lGf r i e n d l y r e f r i g e r a n to fR245f a[J].C h i n e s e J o u r n a l o fR e f r i g e r a t i o nT e c h n o l o g y,2017,37(4):47G55.(i nC h i n e s e)[7]㊀马利敏,王怀信,王继霄.H F C245f a用于高温热泵系统的循环性能评价[J].太阳能学报,2010,31(6):93G97.MAL iGm i n,WA N G H u a iGx i n,WA N GJ iGx i a o.C y c l e p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o no fH F C245f a f o r h i g h t e m p e r a t u r e h e a t p u m p s y s t e m[J].A c t aE n e r g i a eS o l a r i sS i n i c a,2010,31(6):93G97.(i nC h i n e s e)[8]㊀张圣君,王怀信,郭涛.两级压缩高温热泵系统工质的理论研究[J].工程热物理学报,2010,31(10):1635G1638.Z H A N GS h e n gGj u n,WA N G H u a iGx i n,G U O T a o.T h e o r e t i c a l i n v e s t i g a t i o no n w o r k i n g f l u i d so f t w oGs t a g ev a p o rGc o m p e r e s s i o nh i g hGt e m p e r a t u r eh e a t p u m p[J].J o u r n a l o fE n g i n e e r i n g T h e r m o p h y s i c s,2010,31(10):1635G1638.(i nC h i n e s e)[9]㊀赵兆瑞,吴华根,邢子文,等.R245f a高温蒸气热泵理论与实验研究[J].制冷学报,2018,39(1):28G33.Z h A OZ h a oGr u i,WU H u aGg e n,X I N GZ iGw e n,e t a l.T h e o r e t i c a l a n d e x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o n o nR245f a h i g hGt e m p e r a t u r ew a t e r s t e a mh e a t p u m p s y s t e m[J].J o u r n a l o fR e f r i g e r a t i o n,2018,39(1):28G33.(i nC h i n e s e)[10]㊀杨卫卫,周福,闫飞宇,等.余热回收利用的高温热泵系统混合工质选择研究[J].工程热物理学报,2017,38(5):907G913.Y A N G W e iGw e i,Z H O U F u,Y A NF e iGy u,e t a l.R e s e a r c ho nz e o t r o p i cm i x t u r e s a sw o r k i n g f l u i do f h i g h t e m p e r a t u r eh e a t p u m p f o r w a s t eh e a t r e c o v e r y[J].J o u r n a l o fE n g i n e e r i n g T h e r m o p h y s i c s,2017,38(5):907G913.(i nC h i n e s e)。
《高温热泵中R245fa的环保替代工质研究》篇一一、引言随着全球气候变化和环境保护意识的日益增强,环保问题成为了社会各界关注的焦点。
制冷空调系统中的工质使用对环境产生重要影响,因此,寻找环保替代工质成为了一个迫切的需求。
在高温热泵系统中,R245fa作为一种常用的工质,因其具有优异的热力学性能而备受关注。
然而,R245fa也具有一定的环境影响问题。
因此,研究环保替代工质,对推动绿色、可持续发展具有重要的意义。
二、R245fa的特性和环境问题R245fa是一种常用的制冷剂,具有较高的热力性能和良好的物理化学稳定性。
然而,R245fa的使用也存在一些环境问题。
首先,R245fa的全球变暖潜能值(GWP)较高,对大气环境产生较大的温室效应。
其次,R245fa在泄漏后可能对臭氧层造成破坏。
因此,寻找R245fa的环保替代工质成为了当务之急。
三、环保替代工质的筛选为了寻找R245fa的环保替代工质,需要考虑其物理化学性质、热力学性能以及环境友好性等因素。
通过文献调研和实验研究,发现以下几类工质具有较好的潜力和应用前景:1. 自然工质:如碳氢化合物、氨等,具有较低的GWP值和良好的热力学性能。
然而,其可燃性和安全性问题需要引起关注。
2. 低GWP值工质:如R32、R1234yf等,具有较低的GWP 值和良好的热力学性能,且在安全性和环保性方面表现优异。
3. 混合工质:通过混合多种工质来优化其性能,如通过降低排放温度、提高循环效率等。
同时,混合工质还能有效降低GWP 值和ODP值(臭氧破坏潜能值)。
四、实验研究及结果分析为了进一步研究环保替代工质在高温热泵系统中的性能表现,我们进行了实验研究。
首先,我们选择了若干种环保替代工质进行实验测试,包括自然工质、低GWP值工质和混合工质等。
通过对比分析其在高温热泵系统中的热力学性能、循环效率以及GWP值和ODP值等指标,我们发现低GWP值工质在性能上与R245fa相当,且在环保性方面具有明显优势。
《高温热泵中R245fa的环保替代工质研究》篇一一、引言随着环境问题的日益突出,对制冷及空调系统的工质环保性能的要求越来越高。
传统工质如氟利昂因其对臭氧层的破坏和对气候的温室效应影响,正在被寻找更为环保的替代品所取代。
高温热泵技术中的工质选择,直接关系到系统的能效、环保性能以及运行安全。
本文将重点研究高温热泵中R245fa的环保替代工质,探讨其性能及优势。
二、R245fa工质的特性R245fa作为一种新型环保工质,具有较低的全球变暖潜能值(GWP)和较高的热力性能。
其化学稳定性好,不易燃烧,且对臭氧层的破坏系数为零。
因此,R245fa被视为一种具有潜力的环保替代工质。
三、高温热泵系统中R245fa的应用高温热泵系统作为一种高效、节能的供热与制冷技术,其工质的选择直接影响到系统的运行效率和环保性能。
R245fa在高温热泵系统中的应用,可以有效提高系统的能效比,降低能耗,同时减少对环境的污染。
四、环保替代工质的研究为了寻找更为环保的工质替代R245fa,研究者们进行了大量的实验和研究。
通过对多种工质的比较,发现某些新型工质在热力性能、环保性能等方面具有较好的表现。
这些工质包括一些烃类、氟酮类等。
此外,还有一些天然工质如二氧化碳、氨等也在研究中表现出较好的性能。
五、替代工质的性能比较对于高温热泵系统中的工质替代,需要考虑工质的热力性能、环保性能、安全性等多个方面。
通过对R245fa及其他替代工质的综合比较,可以发现新型氟酮类工质在热力性能方面具有较大优势,而天然工质如二氧化碳、氨等在环保性能和安全性方面表现较好。
因此,根据具体的应用场景和需求,可以选择适合的工质进行替代。
六、结论高温热泵系统中工质的选择对于系统的能效、环保性能及运行安全具有重要意义。
R245fa作为一种新型环保工质,具有较好的热力性能和较低的全球变暖潜能值,是一种具有潜力的替代工质。
同时,通过研究其他替代工质,如新型氟酮类、天然工质等,可以为高温热泵系统的工质选择提供更多选择。
《高温热泵中R245fa的环保替代工质研究》篇一一、引言随着全球对环境保护意识的日益增强,制冷和热泵技术的持续发展对环境的影响成为研究焦点。
传统制冷剂如R245fa虽然具有高效的热力性能,但其潜在的臭氧破坏和环境温室效应引起人们的关注。
因此,寻找环保、高效的替代工质成为制冷和热泵技术领域的重要课题。
本文旨在研究高温热泵中R245fa的环保替代工质,为环保制冷和热泵技术的发展提供理论支持和实践指导。
二、R245fa的特性和环境问题R245fa作为一种常用的制冷剂,具有较高的热力性能和优良的传输特性。
然而,它在大气中的残留会破坏臭氧层,并对全球气候产生影响。
随着国际环保政策的严格,其使用逐渐受到限制。
因此,研究环保替代工质具有重要意义。
三、环保替代工质的筛选原则在寻找R245fa的环保替代工质时,应遵循以下原则:1. 无臭氧破坏性:替代工质不应对大气臭氧层造成破坏。
2. 低全球温室效应:替代工质的温室效应应尽可能低,以减少对全球气候的影响。
3. 良好的热力性能和传输特性:替代工质应具有与R245fa相似的热力性能和传输特性,以保证系统的正常运行。
4. 环保生产过程:替代工质的制造过程应环保,减少对环境的影响。
四、高温热泵中环保替代工质的研究现状目前,研究人员正在积极寻找R245fa的环保替代工质。
其中,一些天然工质如丙烷、丁烷等因其良好的性能和环境友好性受到关注。
此外,一些合成工质如HFOs(无氟烃)等也因其优异的热力性能和低全球温室效应成为研究热点。
这些替代工质在高温热泵中的应用研究正在逐步展开,为实际应用提供了可能。
五、高温热泵中R245fa的替代工质研究方法针对高温热泵中R245fa的替代工质研究,可采用以下方法:1. 实验研究:通过实验测定不同替代工质在高温热泵中的性能参数,如传热性能、稳定性等。
2. 数值模拟:利用计算机模拟技术,研究替代工质在高温热泵中的流动和传热过程,预测其性能。
3. 对比分析:将不同替代工质的性能进行对比分析,综合考虑其环境友好性、热力性能和传输特性等因素,选择合适的替代工质。
第31卷第2期 2015年2月 建 筑 科 学
BUILDING SCIENCE Vo1.31.No.2 Feb.2015
[文章编号]1002—8528(2015)02-0131—04
R406a应用于中高温热 DOI:10.13614/j.enki.11—1962/tu.2015.02.023
泵热水器的性能研究 仝高强 ,朱兴旺 ,王舒婷 ,覃志诚 (1.郑州轻工业学院机电工程学院,郑州450002;2.沈阳化工大学能源与动 力学院,沈阳110142;3.广州中宇冷气科技发展有限公司,广州510935)
[摘 要]为了研究非共沸混合制冷剂R406a应用于中高温热泵热水器的性能,对R406a和R22两种工质的基本物性进 行对比分析,并将R406a热泵热水机组放在房间热平衡室内进行试验。在环境温度20℃,机组最终出水温度75℃条件下,对 机组进行测试,研究机组的循环性能、排气压力和排气温度。实验结果表明,R406a相比于R22热泵热水器在制取高温热水 时,具有相对较低的排气温度和排气压力。在系统出水温度为75℃时,系统的排气温度和排气压力均在安全运行范围以内, 且系统COP为2.26。 [关键词]R406a;中高温;空气源热泵热水器;试验研究;循环性能 [中图分类号]TU832.1 9 [文献标识码]A
Performance Analysis of Refrigerant R406 a in Moderately High Temperature Heat Pump Water Heater TONG Gaoqiang ,ZHU Xingwang ,WANG Shuting ,QIN Zhicheng (1.College ofMechanical and Electrical Engineering, Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou 450002,China;2.College of energy and power,Shenyang University of Chemical Technology,Shenyang 110142,China;3.Guangzhou.M.universe air cond.tech.development Co.,Ltd,Guangzhou 510935,China)
Abstract:In order to study the performance of non azeotropic mixture refrigerant R406 a used in moderately high temperature heat pump water heater,the basic properties of R406 a and R22 were compared,and the heat pump water heater was put into heat balance room and experimented.The cycle performance,discharge temperature and the discharge pressure were investigated by testing the unit at the ambient temperature(20 cI=),outlet water temperature(75℃).The results show that,compared with the system filled with R22,the system filled with R406 a has relatively low discharge temperature and discharge pressure when producing the high temperature hot water.When the outlet water temperature is 75 oC,the discharge temperature and discharge pressure of the system filled with R406a are all within the scope of safe operation,and the COP of the system is 2.26.It is more energy saving than the electric water heater. Keywords:R406 a,moderately high temperature,air source heat pump water heater,experimental investigation, cycle performance
0 引 言 近年来,随着常规热泵热水器技术的日趋成熟, 工业用高温热水需求的日益增加,中高温热泵热水 器的研究成为国内外学者们的研究热点。中高温热 泵工质的研究是解决目前制取高温热水时排气温度 过高等影响系统稳定高效运行问题的方法之一。早 期的研究中,以CFC11、CFC114为研究工质,因其对 环境污染严重,现在已经被禁止使用,近期的研究则
[收稿日期]2014-06-26 [修回日期]2014-09-03 [作者简介]仝高强(1990.),男,在读硕士研究生 [联系方式】983166825@qq.conl
以HCFCs非共沸混合制冷工质为主…。Kazo Nakatani等对以R22/R134a,R22/R152b,R22/ R142b和R22/R123为工质,对冷凝温度为70℃的 热泵性能进行了试验研究 。朱秋兰等研究开发 了1种新型工质HTR02,并对其应用于中高温热泵 热水机组进行了试验研究,试验结果表明其在中高 温热泵系统中的运行性能高于R134a,且能够制取 75℃热水 。王怀信等对几种中高温热泵工质进 行理论研究,筛选出在不同温度区间内性能优良的 热泵工质为高温热泵工质的选取提供了理论参考数 据 。孙方田等对其研究开发的新工质TJR01应 用于中高温热泵热水器的循环性能进行了试验研 132 建筑科学 第31卷 究,试验结果表明TJR01热泵热水机组可以获取最 高60 c【=热水,且循环性能大于3.2,具有较好的应 用前景 。目前,国内外研究学者们已经研究开发 出多种新型混合中高温热泵工质,但是现有研究的 成果多属于专利技术,采购成本较高,而理论研究选 取的工质的应用的可行性需要进一步的试验验证。 R406a混合制冷剂是1种目前应用在冰箱、冷库、制 冰机等设备替代R12和R500的过渡性制冷剂,相 对于新型开发的混合型中高温制冷剂较易获取。 笔者通过将非共沸混合制冷剂R406a应用到 空气源热泵热水装置中,使得空气源热泵热水器不 但能产生75℃左右的高温热水,相对于R22热泵 热水系统的COP有了较大地提升,且机组的排气温 度和压力都在安全运行范围内。 1 工质R406a的基本性质 R406a是1种3元非共沸混合物,由HCFC一22、 HCFC一142b和R-600a按一定比例混合,其在常温下 为无色气体。其基本物理性质见表1。 表1 R406a及1122的基本物理性质 从表1可以看出,R406a具有比R22更低的 ODP,且其GWP只有0.19,从环保角度来说其相对 于R22更具环保性。 R406a制冷剂的临界温度为1 16.5℃,比R22 高20.35℃,因而,其应用在热泵热水装置中可以获 取更高的冷凝温度,为制取高温热水提供了可能性。 2试验系统及测试装置 2.1试验系统 本试验在名义工况(干球温度20℃,湿球温度 15 oC)下进行。实验测试样机采用循环加热式机 组。实验测试在控制精度为-4-0.3℃的焓差实验室 中进行。制热循环系统主要部件:压缩机采用丹佛 斯的涡旋式压缩机,冷凝器采用高效管,蒸发器采用 翅片管式蒸发器,节流装置为BAE6艾默生膨胀阀; 水循环系统主要有容积为250 L的承压保温储水 箱、电磁流量计、水泵、阀门等;数据采集系统主要有 温度传感器(采用PT100热电阻)、压力传感器、数 据采集仪等。试验原理图如图1。
图1 中高温热泵实验原系统示意图 热泵循环在压焓图上的变化如图2所示,图2 给出了出水温度为75℃时系统相应状态的变化。
图2压焓图 2.2测点分布 冷凝侧所测参数主要包括换热器进出口水温以 及流过换热器的循环水流量。压缩机测点所测参数 主要包括压缩机输入功率,吸、排气压力和吸、排气 温度。蒸发器测点主要测蒸发器进出口温度。水箱 测点所测参数主要测水箱的平均温度。其他所测参 数主要包括电压、电流以及加热时间等。 2.3测试装置及测试精度 数据采集系统由1台计算机和数据采集仪组 成。采集数据时间间隔为10 s,共采集7组数据,最 后选用平均值作为最终实验数据。主要仪器及精度 见表2。 制热量、COP的数据误差由数据采集后得到, 其误差分析计算可以用二次幂法进行。即:若 为 n个独立变量的函数,则: 塑: 『f ):]÷ R 台一 第2期 仝高强,等:R406a应用于中高温热泵热水器的性能研究 133 表2主要测试仪器及精度
制热量Q: (g,tl,t2),制热量的误差为 : V
[( ) +( ) +( ) ]了:0.41%; q l
性能系数coP= (Q,P),性能系数笔 =
[( +( ]丁-0.42%。
式中:q为水流量,m /s;t 为冷凝侧进水温度,oC;t: 为冷凝侧出水温度,oC;Q为制热量,kW;P为电功 率,kW。
3试验结果及分析 试验结果以所测参数随水箱的的平均温度达到 所选取的55℃、65℃、70℃、75℃时的测试值的变 化作曲线图,实验结果如图3~图8所示。因已有 研究测试R22制取60℃热水的研究,笔者不再做 重复实验,分析对比参考文献[6]。 3.1从图3~图4可以看出,随着终止水温的逐渐 升高,系统的制热量逐渐下降,耗功率逐渐增加,系 统COP逐渐下降,与常规热泵热水器基本制热时的 变化趋势相同。其主要原因都是压缩机的压缩比逐 渐增加(见图7),压缩机输气系数降低,系统的制冷 剂质量流量减少,制热量降低,耗功增加。在出水温 度为75℃时,系统的COP为2.26,相对与电加热热 水器,其具有更好的节能效果。
10.2 lOO 喜9 8 删 9,6
9 4 9 2 55 60 65 70 75 终止水温/'c
图3制热量随终止水温的变化曲线
≥ 褂 雷 霰 器