發(fā)布時間：2019-08-06 06:41

【摘要】：自動復(fù)疊制冷在小型制冷低溫裝置、天然氣液化中有較強的應(yīng)用優(yōu)勢,它能制取氮氣液化溫度77K到常規(guī)單機壓縮制冷溫度230K溫區(qū),常被應(yīng)用于氣體液化、紅外線探測、半導(dǎo)體加工、低溫醫(yī)學(xué)、低溫生物和水蒸汽捕集等方面。自動復(fù)疊制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對比較簡單,但混合制冷劑工作機理卻非常復(fù)雜,涉及到很多理論基礎(chǔ)知識,例如實際氣體熱力學(xué)、工質(zhì)分離與混合、混合工質(zhì)傳熱、氣液相平衡和低溫絕熱等。自動復(fù)疊制冷系統(tǒng)通常排氣壓力和排氣溫度高,降溫速度慢,不利于系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。本課題研究自動復(fù)疊制冷系統(tǒng)壓力和組分的調(diào)節(jié)控制方式,分析系統(tǒng)運行規(guī)律,尋找一種簡單易操作的壓力和組分調(diào)控方式。通過這種控制方法改善系統(tǒng)的運行狀態(tài),使該系統(tǒng)的運行工況安全穩(wěn)定,效率提高。本文以理論分析和實驗研究相結(jié)合的方法系統(tǒng)研究自動復(fù)疊制冷系統(tǒng)特性,開展了以下研究工作：(1)搭建自動復(fù)疊制冷系統(tǒng)實驗裝置。研究了二元和三元非共沸混合工質(zhì)的氣液相平衡特性,分析了氣液相變過程。根據(jù)換熱理論和混合工質(zhì)物性軟件NISTRefprop8.0分析了自動復(fù)疊制冷系統(tǒng)工作特性,對其溫度、壓力、流量和組分進行了理論分析并與實驗結(jié)果進行對比。(2)非共沸混合工質(zhì)冷凝后氣液組分特性。非共沸混合工質(zhì)冷凝是溫度不斷降低的變溫冷凝過程,氣相和液相的組分也不斷變化。當(dāng)冷凝器出口溫度為300K時,液相混合工質(zhì)R600a/R23/R14的質(zhì)量比例為78.04/12.62/9.34,冷凝液大部分為R600a,但含有相當(dāng)數(shù)量的中低沸點工質(zhì)。冷凝溫度降低至280K時R600a在氣相中的比例為9.8%,即使冷凝溫度降低到組分配比35/35/30的泡點溫度249.49K,R600a在氣相的質(zhì)量百分含量仍然占2.67%。(3)一級、二級相分離器分離特性。相分離器Ⅰ能夠分離78.04%的高沸點工質(zhì)R600a,但低沸點工質(zhì)R14在液相中占9.34%。相分離器Ⅱ只能分離30.27%的R23,12.62%依靠相分離器Ⅰ分離,其余的R23都帶入到蒸發(fā)器。R600a在蒸發(fā)器內(nèi)仍然有6.31%的含量,低沸點工質(zhì)R14在蒸發(fā)器內(nèi)僅占45.64%。(4)蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度控制。純R14制冷劑在0.20MPa的飽和溫度為156K,在0.25MPa的飽和溫度為160K。混合制冷工質(zhì)R600a/R23/R14的質(zhì)量百分含量為6.31/48.05/45.64時,蒸發(fā)器最低蒸發(fā)溫度可達到170K。實際測量蒸發(fā)溫度175K比理論蒸發(fā)溫度高大約5K。(5)組分配比對系統(tǒng)性能影響�；旌现评涔べ|(zhì)R600a/R23/R14在四種組分配比35/35/30、35/30/35、30/35/35和35/25/40的工況下進行實驗研究,根據(jù)壓縮機的運行性能參數(shù)和蒸發(fā)器的降溫特性可以得到四組配比的各項運行性能參數(shù)都很接近,組分配比35/30/35的蒸發(fā)溫度較低。根據(jù)兩種組分配比35/35/30和35/30/35在不同冷負荷時的蒸發(fā)器制冷特性實驗研究,組分配比35/30/35的最高COP為8.47%；組分配比35/35/30的最高COP為14.4%。(6)壓力和組分調(diào)控規(guī)律。熱氣旁通調(diào)節(jié)可以有效排除高壓對系統(tǒng)的危害,但對混合工質(zhì)的組分沒有調(diào)節(jié)作用。實驗研究了一級旁通和二級旁通調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的特性,通過混合工質(zhì)的組分調(diào)節(jié),均不同程度降低了排氣壓力、提高了降溫速度,有效改善了系統(tǒng)的安全性。
【學(xué)位授予單位】：上海理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB657

【引證文獻】

相關(guān)會議論文 前1條

1 吳劍峰;公茂瓊;;深冷多元混合物工質(zhì)節(jié)流制冷技術(shù)研究進展[A];第八屆全國低溫工程大會暨中國航天低溫專業(yè)信息網(wǎng)2007年度學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2007年

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本文編號：2523376