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。