高温热泵系统中非共沸工质的非完全冷凝现象

为了完善高温热泵系统的性能,首先针对非共沸混合工质进行了理论循环研究,论述了非共沸混合工质在系统冷凝器中发生非完全冷凝的可能性,并分析了该现象对系统参数造成的影响。然后,针对非完全冷凝现象设计了试验方案,并在水-水热泵试验台上进行了多流量、多温度和多频率的试验研究,成功地捕捉到非完全冷凝试验现象,而且初步发现了该现象和部分系统运行参数之间的关系,这可为合理制定高温热泵的调控策略提供帮助。

非共沸工质非完全冷凝实验现象及判据的验证

针对非共沸工质可能出现的非完全冷凝现象,首先针对两种非共沸工质进行了实验研究,得到制热量和COP随冷凝器水流量逐渐增加的变化规律,证明非完全冷凝现象存在的可能性和普遍性;然后根据已经提出的此现象是否发生的理论判据(极限流量判别式)进行计算,并用实验测得极限流量对其进行验证;最后,分析了实验与理论计算的差异和原因,并提出完善非完全冷凝现象理论判据的改进方向,即考虑工质在冷凝器中的压降、工质和换热流体间的实际温差和实际换热过程中的各种外力。

非共沸制冷剂非完全冷凝现象的假想及判据

为了探讨空调系统中非共沸制冷剂的变工况循环特性,揭示系统循环参数与冷凝器中的换热流体温度和流量之间的关系,进行了大量的实验研究。根据实验数据发现了一种特殊的实验现象,即在换热流体进口温度不变的前提下,系统性能系数(COP)随换热流体流量的逐步增大呈现先升高后降低的特性,为解释此现象提出了制冷剂非完全冷凝的假想。在此基础上,初步建立了非共沸制冷剂非完全冷凝的理论判据,并将该判据推广应用到了15种已商品化的非共沸制冷剂上,预测了这些制冷剂发生非完全冷凝现象的条件。

纯蒸汽在竖直管内非完全冷凝换热特性的实验研究

为研究纯蒸汽在竖直管内非完全冷凝的换热特性,使用内径为25 mm的换热管进行实验,入口压力为0.1~0.3 MPa,蒸汽质量流速为12~70 kg/(m^(2)·s)。研究了入口压力、质量流速和质量含气率对管内平均和局部冷凝换热系数的影响,判别了冷凝过程中液膜流态,分析了液膜湍流度和液滴夹带对竖直管内冷凝换热的影响。结果表明:冷凝换热系数随着质量流速和质量含气率的增大而增大,竖直管的冷凝换热系数随着入口压力的升高而降低。实验中的液膜流型主要在过渡流区间,液滴夹带的发生使局部冷凝换热系数提高。对比4种环状流冷凝换热关系式计算结果发现,Shah的经验关系式基本偏差在±30%以内,平均绝对偏差(MAD)为18.91%。基于实验数据提出的经验关系式,其计算值和实验值基本偏差在±10%以内。