【摘 要】
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本文依托山东省重大科技创新工程项目“太阳能-电能混合驱动吸收压缩式热泵机组及关键技术研究”,针对以太阳能为驱动力的R134a-DMF吸收式热泵,搭建了额定制冷量为11.25k W的实验平台,运行实验平台并分析了运行结果,基于Aspen Plus软件搭建了简易板式换热器模型,收集了不同制冷剂和吸收剂配比条件下的R134a-DMF二元溶液的热物性数据,基于Refprop9.0软件整理了制冷剂R134a
【基金项目】
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山东省重大科技创新工程项目（No.2019JZZY020812）；
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本文依托山东省重大科技创新工程项目“太阳能-电能混合驱动吸收压缩式热泵机组及关键技术研究”,针对以太阳能为驱动力的R134a-DMF吸收式热泵,搭建了额定制冷量为11.25k W的实验平台,运行实验平台并分析了运行结果,基于Aspen Plus软件搭建了简易板式换热器模型,收集了不同制冷剂和吸收剂配比条件下的R134a-DMF二元溶液的热物性数据,基于Refprop9.0软件整理了制冷剂R134a和饱和水的热物性参数,通过Matlab软件对热物性进行了关联式拟合。在质量守恒和能量守恒的基础上构建了R134a-DMF吸收式热泵各部件的数学模型。在热物性关联式和数学模型的基础上使用Matlab软件构建了R134a-DMF吸收式热泵仿真模型,分析不同变量下模型运行结果,并进行了系统性能分析。本文主要研究内容如下:（1）搭建了R134a-DMF吸收式热泵机组实验平台。根据对热源温度85℃条件下R134a-DMF吸收式热泵机组在各部件的关键点温度和压力的计算以及理论分析,得出各部件的换热面积,搭建并运行了吸收式热泵机组实验平台,对热源85℃下的机组运行是否符合设计标准做了校核,分析了热源温度和制冷循环部分的节流装置对热泵机组性能的影响。热源温度65℃升高至85℃,机组COP由0.344提高至0.479,热源温度每升高1℃,COP约提高2.08%;制冷循环部分的节流装置电子膨胀的EEV1开度由80增大至260,机组COP由1.0448下降到0.6025,且随着开度的增大机组COP的下降速度逐渐减缓。（2）基于Aspen Plus软件,选取NRTL物性方法,建立了吸收式热泵机组的换热部件钎焊板式换热器的模拟系统,通过模拟程序设置输入流股温度和压力,改变钎焊板式换热器热源/冷源温度,收集制冷剂R134a和吸收剂DMF比例分为300:200、250:250、200:300时的二元溶液的密度、焓值、运动粘度、定压比热等热物性数据,使用Matlab的cftool工具箱对热物性参数进行了关联式拟合;基于Refprop9.0软件提取了温度为变量条件下的制冷剂R134a饱和液相、饱和气相以及饱和水溶液的压力、密度、焓值、比热、热导率、运动粘度等热物性参数的数据,制冷剂R134a的饱和气相和饱和液相的热物性关联式拟合使用R134a-DMF二元溶液关联式拟合相同的方法,饱和水的热物性关联式拟合使用1Stops软件的多项式最小二乘法逼近。（3）依据质量守恒和能量守恒原则建立了R134a-DMF吸收式热泵机组发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器和溶液热交换器的数学模型,以热泵机组各部件的数学模型和热泵机组换热设备的数学模型为基础,设计了热泵机组各部件的热力计算流程,并给出了探究热泵机组性能系数的模拟程序流程。将热源温度为85℃状态下热泵机组各个关键点数值与该条件下实验平台测点的数值进行比较,判断模拟程序是否准确。（4）在仿真程序准确的基础上,分析了发生器出口温度、冷凝器冷却效果、冷冻水出口温度对热泵机组性能的影响。R134a-DMF（3:2）、R134a-DMF（1:1）、R134a-DMF（2:3）三种组合形式的二元溶液,发生器出口浓溶液温度每升高1℃,COP和制冷量平均增长分别为0.85%、0.39%、0.42%;随着冷凝器冷却效果的变强,机组的COP逐渐增大但增长速度逐渐变慢,且随着制冷剂R134a的增加COP也逐渐增大;R134a-DMF吸收式热泵机组系统的COP随着冷冻水出口温度的升高而增长,且制冷剂在R134a-DMF二元溶液中的占比越大,同温度下机组的COP越大。针对模拟结果,发现热泵机组发生器出口的制冷剂中含有少量吸收剂DMF,并提出了可通过增加精馏器装置得以改善。
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