论文部分内容阅读
热泵的应用对节能减排具有重要意义。环境污染的不断加剧及氟利昂的限制使用使得环保制冷剂替代及相应换热器研发成为热泵推广应用的关键。板式换热器因结构紧凑和性能优良等优势在换热领域应用广泛,但其用于直热式热泵热水器系统的研究较少。本文主要对板式冷凝器应用于非共沸混合制冷剂直热式热泵热水器时的性能进行了理论及试验研究,主要研究内容如下:（1）基于建立的板式冷凝器设计模型设计了M3（R744质量配比12%的R744/R290）热泵热水器用板式冷凝器,并基于设计结果对板式冷凝器的结构与实验系统原套管式冷凝器的结构进行了比较。（2）在系统中实验比较了板式冷凝器与原套管式冷凝器在水源热泵热水器名义工况下的性能,基于套管式冷凝器评价了板式冷凝器对M3直热式热泵热水器的适用性及优劣。（3）以R744质量配比8%（代号M1）、10%（代号M2）及12%的R744/R290混合物和R22为制冷剂,研究了板式冷凝器性能随冷却水入口温度变化的规律,对使用R744/R290和R22时板式冷凝器的性能进行了比较,基于R22研究了使用混合制冷剂时各性能评价参数增幅随冷却水入口温度变化的情况。（4）讨论了混合制冷剂中R744质量配比对板式冷凝器性能的影响,研究温度滑移对性能的影响,对使用混合制冷剂时板式冷凝器的性能进行了比较。（5）以Q/Q0、K/K0和ΔP/ΔP0（Q、K和ΔP代表混合制冷剂R744/R290的换热量、传热系数和压降,Q0、K0和ΔP0代表制冷剂R22的换热量、传热系数和压降）评价了板式冷凝器对非共沸混合制冷剂的适用性。在R744/R290热泵热水器系统中实验研究板式冷凝器性能的结果显示:（1）板式冷凝器可用于M3直热式热泵热水器系统,且在系统中其结构及性能相比于原套管式冷凝器均得到了优化。（2）使用M1、M2、M3和R22时板式冷凝器各性能评价指标均随冷却水入口温度的上升而下降。使用R744/R290时板式冷凝器的性能优于使用R22时。与使用R22时相比,使用R744/R290时各性能参数增幅均随冷却水入口温度升高而增大,其中换热性能的增幅均为正,压降增幅虽有正有负,但不超过18.6k Pa。（3）换热量、传热系数和压降均随R744/R290中R744质量配比的增大而增大,但压降始终小于20 k Pa,即板式冷凝器性能随混合制冷剂温度滑移的升高而增大。使用M3时板式冷凝器的性能优于使用M2时优于使用M1时,因此,使用混合制冷剂M3时板式冷凝器的性能最佳。（4）板式冷凝器可用于非共沸混合制冷剂,使用R744/R290时板式冷凝器具有比使用R22时更好的换热性能,其中Q/Q0和K/K0的范围分别为1.09～1.24和1.58～2.39。制冷剂压降比值ΔP/ΔP0随R744质量配比的增大而增大,但最大压降仅为16.8 k Pa。