低GWP工质闪蒸补气式高温热泵性能对比
发布时间：2021-11-22 02:22
高温热泵作为一种有效的节能技术可以满足大多数的工业用热需求,遴选安全、环保、高效的制冷剂是当前高温热泵技术研究的重要工作之一。针对闪蒸补气式高温热泵,基于EES（Engineering Equation Solver）软件建立系统数学模型,以性能系数（COP）、制热量、单位容积制热量、冷凝压力、压缩比以及压缩机排气温度为性能指标,在冷凝温度≥100℃,温升分别为40℃、50℃和60℃工况下,对R1224yd（Z）、R1233zd（E）、R1336mzz（Z）和R1234ze（Z）四种氢氟烯烃制冷剂在闪蒸补气式热泵系统中的应用潜力进行分析,并与R245fa比较。结果表明,R1336mzz（Z）的COP最大、冷凝压力最低,但单位容积制热量最小,相对适用于小容量供热系统;R1234ze（Z）的单位容积制热量最大,且COP与R245fa相当,是R245fa的良好替代工质,尤其适用于大容量高温升供热系统;R1233zd（E）虽然单位容积制热量偏低,但其COP、制热量和冷凝压力相对R245fa具有显著优势,亦可作为R245fa的替代工质;与R245fa相比,R1224yd（Z）的热力性能无明显优势...
【文章来源】：新能源进展. 2020,8(05)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
闪蒸补气式热泵系统流程图（1～9表示状态点）
本文数值计算通过EES(Engineering Equation Solver）软件来实现，其中制冷剂的物性通过EES的内嵌函数计算。为了检验闪蒸补气式热泵系统数学模型，以R290为工质，在冷凝温度为50℃，蒸发温度-30℃，过冷度5℃，过热度0℃，压缩机等熵效率0.75，蒸发器出口工质流量1.0 kg/s的工况下[16]，对闪蒸补气式热泵系统COP与单位容积制热量随中间压力的变化进行模拟，并与文献[16]的计算结果进行对比，如图2所示。从图中可以看出，本文计算得到的COP及单位容积制热量与文献[16]的计算结果十分吻合，验证了本文计算模型的有效性。3 计算结果与分析
高温热泵的冷凝温度相对较高，采用低饱和蒸气压工质有利于降低系统成本并拓宽部件选型的范围[19]。工质冷凝压力随冷凝温度的变化如图3所示。在给定的工况范围内，R1336mzz(Z)、R1233zd(E)以及R1224yd(Z)的冷凝压力均低于R245fa，其中R1336mzz(Z)冷凝压力最低，当冷凝温度150℃时，其冷凝压力约为2.0 MPa，仅为R245fa对应值的59%左右。R1234ze(Z)的冷凝压力最高，相同的冷凝温度下，其冷凝压力比R245fa高出约4%～6%左右。压缩机压缩比随冷凝温度的变化如图4所示。从图中可以看出，在特定温升下，压缩比随着冷凝温度的升高逐渐减小，主要原因在于蒸发温度同时升高导致压缩机进口压力升高所致。在相同冷凝温度下，随着温升的增大，压缩比也逐渐增大。在相同的工况下，R1234ze(Z)、R1224yd(Z)与R1233zd(E)的压缩比较为接近，均小于R245fa的压缩比；而R1336mzz(Z)的压缩比相对较高，且随着温升的增大越发明显。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型环保高温工质HFO-1336mzz（Z）的研究进展[J]. 杨梦,张华,孟照峰,秦延斌. 制冷学报. 2019(06)
[2]补气压力损失系数与一级压比对补气增焓空气源热泵性能影响[J]. 胡文举,常默宁,刘琴,高岩,李德英. 化工进展. 2017(S1)
[3]热泵蒸汽系统准两级压缩联合过冷器循环的性能分析及优化[J]. 刘炳伸,龚宇烈,陆振能,曲勇,高一峰. 化工进展. 2017(07)
[4]补气技术应用于高温热泵的实验研究[J]. 何永宁,杨东方,曹锋,邢子文. 西安交通大学学报. 2015(06)
[5]一种带中间换热器的双热源高温热泵系统[J]. 杨卫卫,曹兴起,何雅玲,周福. 西安交通大学学报. 2014(11)
[6]制冷剂R1234ze在高温热泵中应用的对比研究[J]. 何永宁,夏源,金磊,杨东方,曹锋. 流体机械. 2014(03)
[7]中高温热泵两级循环方式性能分析[J]. 刘昭云,王怀信,郭东奇. 热能动力工程. 2013(05)
[8]带经济器的两级压缩式热泵系统中高温工况循环性能理论研究[J]. 潘利生,王怀信. 太阳能学报. 2012(11)
[9]采用不同工质的中高温热泵理论循环特性[J]. 郭涛,王怀信. 天津大学学报. 2010(08)
本文编号：3510739
【文章来源】：新能源进展. 2020,8(05)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
闪蒸补气式热泵系统流程图（1～9表示状态点）
本文数值计算通过EES(Engineering Equation Solver）软件来实现，其中制冷剂的物性通过EES的内嵌函数计算。为了检验闪蒸补气式热泵系统数学模型，以R290为工质，在冷凝温度为50℃，蒸发温度-30℃，过冷度5℃，过热度0℃，压缩机等熵效率0.75，蒸发器出口工质流量1.0 kg/s的工况下[16]，对闪蒸补气式热泵系统COP与单位容积制热量随中间压力的变化进行模拟，并与文献[16]的计算结果进行对比，如图2所示。从图中可以看出，本文计算得到的COP及单位容积制热量与文献[16]的计算结果十分吻合，验证了本文计算模型的有效性。3 计算结果与分析
高温热泵的冷凝温度相对较高，采用低饱和蒸气压工质有利于降低系统成本并拓宽部件选型的范围[19]。工质冷凝压力随冷凝温度的变化如图3所示。在给定的工况范围内，R1336mzz(Z)、R1233zd(E)以及R1224yd(Z)的冷凝压力均低于R245fa，其中R1336mzz(Z)冷凝压力最低，当冷凝温度150℃时，其冷凝压力约为2.0 MPa，仅为R245fa对应值的59%左右。R1234ze(Z)的冷凝压力最高，相同的冷凝温度下，其冷凝压力比R245fa高出约4%～6%左右。压缩机压缩比随冷凝温度的变化如图4所示。从图中可以看出，在特定温升下，压缩比随着冷凝温度的升高逐渐减小，主要原因在于蒸发温度同时升高导致压缩机进口压力升高所致。在相同冷凝温度下，随着温升的增大，压缩比也逐渐增大。在相同的工况下，R1234ze(Z)、R1224yd(Z)与R1233zd(E)的压缩比较为接近，均小于R245fa的压缩比；而R1336mzz(Z)的压缩比相对较高，且随着温升的增大越发明显。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型环保高温工质HFO-1336mzz（Z）的研究进展[J]. 杨梦,张华,孟照峰,秦延斌. 制冷学报. 2019(06)
[2]补气压力损失系数与一级压比对补气增焓空气源热泵性能影响[J]. 胡文举,常默宁,刘琴,高岩,李德英. 化工进展. 2017(S1)
[3]热泵蒸汽系统准两级压缩联合过冷器循环的性能分析及优化[J]. 刘炳伸,龚宇烈,陆振能,曲勇,高一峰. 化工进展. 2017(07)
[4]补气技术应用于高温热泵的实验研究[J]. 何永宁,杨东方,曹锋,邢子文. 西安交通大学学报. 2015(06)
[5]一种带中间换热器的双热源高温热泵系统[J]. 杨卫卫,曹兴起,何雅玲,周福. 西安交通大学学报. 2014(11)
[6]制冷剂R1234ze在高温热泵中应用的对比研究[J]. 何永宁,夏源,金磊,杨东方,曹锋. 流体机械. 2014(03)
[7]中高温热泵两级循环方式性能分析[J]. 刘昭云,王怀信,郭东奇. 热能动力工程. 2013(05)
[8]带经济器的两级压缩式热泵系统中高温工况循环性能理论研究[J]. 潘利生,王怀信. 太阳能学报. 2012(11)
[9]采用不同工质的中高温热泵理论循环特性[J]. 郭涛,王怀信. 天津大学学报. 2010(08)
本文编号：3510739
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