R744超临界热泵开水机的结构与性能研究

针对电热开水机耗电量较大的问题,课题组对基于R744(二氧化碳)工质的超临界热泵开水机进行结构和性能研究。分别针对25℃以上的高温环境、5~25℃的中温环境和-25~5℃的低温环境,给出R744超临界热泵开水机的适宜结构和较佳运行参数;当环境温度高于25℃时,提出采用带预热器的单级压缩结构;当环境温度在5~25℃时,提出采用不带预热器的单级压缩结构;当环境温度低于5℃时,提出采用带级间冷却器的双级压缩结构;计算分析了不同环境温度时系统的耗电量、加热器内的热泵工质与水之间的传热温差分布。应用R744超临界高温热泵模拟软件SCHPSim分析表明:当环境温度分别为30,15和-10℃时,在对应适宜结构的R744超临界热泵开水机情况下,与电热开水机的耗电量比约为1.0∶4.1,1.0∶3.7和1.0∶2.0,具有显著的节能优势,且加热器内R744与水的最小传热温差都在4℃以上,可以保证较高的传热速率。

R744混合工质热泵热水器系统性能研究

为了寻找用于热泵热水器的低GWP替代工质,构建了基于EES软件的热泵热水器系统性能预测模型,并对其可靠性进行了验证。通过对比分析循环性能,理论评价了6组R744环保混合工质在直热式热泵热水器中替代R22的可行性。结果表明:工质浓度对R744混合工质热泵热水器的循环性能具有显著的影响,且所有R744混合工质均存在最优质量浓度使其系统分别获得最大COP_(th);相比于R22系统,R744/R290和R744/R1270系统在最优质量浓度14/86下均获得了显著提升的COP_(th)和制热量以及较低的排气温度,因此R744/R290(14/86)和R744/R1270(14/86)在直热式热泵热水器中均具有显著的替代优势;其余4组混合工质均不适宜在直热式热泵热水器中作为替代工质。本研究拓宽了热泵热水器用环保工质的选择范围,并为其工质替代提供参考依据。