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随着能源和环境问题的日益突出,热泵作为新型的加热装置,由于其具有节能、环保、安全的特点越来越受到人们的重视。与传统的单级热泵和复叠热泵相比,自复叠热泵具有结构简单,性能可靠,成本低廉和性能价格比高等特点,是一种实用的热能生产系统,在工业余热的利用和我国北方地区的供暖等方面有广阔的应用前景。本文以自复叠热泵循环为研究对象,对其进行了实验研究和分析。主要内容如下:
1.对自复叠热泵循环进行了稳态平衡实验,并进行了热力学分析。结果表明压缩机明显偏离可逆绝热压缩以及蒸发冷凝器换热温差过大,导致系统()效率过低,是造成自复叠热泵循环性能系数偏低的主要原因,因此对系统的进一步优化应主要集中在这两个部件。
2.进行了变充灌量实验,并分析了低沸点工质充灌量变化对系统的影响规律。实验结果表明低沸点工质充灌量的变化对系统循环浓度、换热情况、工作压力及压比、性能系数、工质循环浓度及质量流量都有很大影响,分析表明当高沸点工质充灌量一定时,系统中存在最佳低沸点工质充灌量,实验中高沸点工质充灌量为0.796kg的情况下,低沸点工质的最佳充灌量为0.8kg左右。
3.进行了相积存实验,并分析了相积存的变化规律及其对系统的影响规律。结果表明自复叠热泵系统在加热过程中存在明显的相积存,可达充灌总量的50%以上:加热水温对工质相积存的影响非常明显,加热水温每升高10℃,积存量减少10%~21%,减少的速度随加热水温的升高而增大,加热水温为40℃~50℃时,积存量减少10%~15%,而60℃~70℃时,积存量减少19%~21%:实验表明充灌浓度一定时,积存比例随工质充灌量的增大而增加,加热水温度40℃时,工质充灌质量增加10%,其积存比例在原来基础上增加1%左右。相积存导致工质循环浓度高于充灌浓度1.6%~37%,随着加热水温的升高,工质积存量不断减少,导致循环工质浓度受相积存的影响程度降低并逐渐接近充灌浓度。