R32/R290循环加热式热泵热水器试验研究

摘要

目前，制冷剂R22（HCFC22）作为系统循环工质广泛应用于空调热泵行业，但在使用过程中会对臭氧层造成破坏且产生大量温室气体，属于过渡性制冷剂。R32（HFC32）制冷剂具有良好的热工性能、零 ODP等优点，天然碳氢类制冷剂 R290（HC290）具有良好的环保性能（ODP=0，GWP100yr≈20）和热物性，与氟利昂制冷系统兼容性好，二者均已应用于空调系统。基于此，本文将对R32与R290相混合用作制冷剂，以热泵热水器为研究对象，计算分析了不同质量配比下的二元混合制冷剂R32/R290的热泵循环特性，并在确定研究范围内对R22热泵机组进行灌注式替代试验研究。为R32/R290热泵热水器的优化设计及推广应用提供指导依据。主要研究工作如下：
　　（1）确定制冷剂R32/R290替代R22热泵热水器的配比范围。基于对环保制冷剂 GWP的选择标准，对 R32/R290的环保性能进行了理论计算，确定R32/R290中R32的质量配比研究范围为0-30％。
　　（2）在热泵热水器国标测试名义工况下，基于换热器中传热窄点温差的限定，对不同质量配比下的R32/R290用于热泵机组进行了热力学计算。结果表明，在同一工作条件下，R32/R290的最优质量配比为16/84，其对应的系统制热COPh为4.64，较R22系统提高了6.7%，分别比纯质的R32和R290系统高3.2%和16.8%；此时，机组冷凝压力为2.31MPa，系统压比为2.79，压缩机排气温度为71.88℃。
　　（3）在一台某厂家生产的以R22为制冷剂的循环加热式热泵机组，按照《家用和类似用途热泵热水器》GB/T23137-2008名义工况测试条件，在确定的配比研究范围内，对不同质量配比下的二元混合制冷剂R32/R290进行热泵机组工质替代试验研究。研究结果显示，R32/R290混合制冷剂系统随着R32配比的增加，机组压缩机运行负荷增大，导致系统COPh降低；系统制热水能力随着R32配比的增加而逐渐提高；在最优充灌量下，R32配比在25%-30%区间内制热水能力大于R22系统的131.34L/h，最大制热水能力为139.69L/h，较R22提高了6.2%。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 热泵用混合制冷剂研究概况

1.3 本课题研究内容

2 R32/R290热泵循环热力学性能分析

2.1 热力学计算模型

2.2 循环性能计算及分析

2.3 小结

3 循环加热式热泵热水器试验系统

3.1 试验目的和试验内容

3.2 试验系统介绍

3.3 测试系统及仪器

3.4 试验步骤和数据处理

3.5 试验不确定度分析

3.6 小结

4 试验结果与分析

4.1 纯质R22热泵循环性能

4.2 纯质R290热泵循环性能

4.3 R32/R290热泵循环性能

4.4 小结

5 结论与展望

5.1 研究结论

5.2 主要创新点

5.3 研究展望

参考文献

本人简历

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢