一种地热热泵的新型工质实验分析

地热热泵的应用可以提高对地热能的利用率、减少地表热污染，但它必须配以适宜的循环工质才能很好地发挥作用。该文针对以40℃-45℃的地热排水为低温热源，同时冷凝温度在80℃-100℃之间的地热热泵系统，提出了一种新的混合循环工质R290/R600a/R123(50%/10%/40%)，并做了相应的实验研究，最终发现充灌了此工质的地热热泵系统COP可以达到3.5以上，冷凝温度高于80℃，冷凝压力低于1.8MPa，同时可将40℃-46℃的地热水冷却到31℃-36℃。     

低温地热有机朗肯循环(ORC)工质选择

对低温(60～150℃)地热有机朗肯循环(ORC)系统,以净输出电功和系统能量损失作为评价指标,分析不同地热流体温度下有机工质R290,R134a,R600a,R600,R601a的做功能力,确定最佳循环工质.分析结果表明:对于湿流体工质,由于临界温度较低,当地热流体温度高于其临界温度20℃时,不存在最佳蒸发温度:对于60～80℃的地热流体,工质R601a的最大净输出电功最大;对于90～120℃的地热流体,工质R134a的最大净输出电功最大;对于125～150℃的地热流体,工质R290的净输出电功最大.这些结果为中低温地热利用提供设计依据.     

R125/R290混合工质热泵制冷剂变流量特性研究

对混合工质R125/R290(25/75,质量配比)热泵变制冷剂流量特性进行了实验研究,并以55℃热汇出口温度为例,与被替代工质R134a和R22进行了对比分析。研究结果表明:随着制冷剂流量增大,排气温度线性下降,单位质量制热量则先上升后下降,系统COP随着制冷剂流量的增加表现为先线性增加后缓慢下降的趋势;在混合工质流量为1.12kg/min时,系统出现最大COP值3.040;系统火用效率则随着制冷剂质量流量的增大而增大。整个实验工况范围内,传热温差窄点一直保持在换热器中间部位。实验结果表明,在实验工况范围内,R125/R290(25/75)有望成为R134a及R22的替代工质。     

采用混合自然工质的自复叠制冷系统热力性质分析

对R744／R290、R744／R600a混合自然工质的热力性质进行分析比较，并将它们用于自复叠制冷循环，对系统的循环特性进行分析。经过计算，得出了两种混合工质制冷性质的不同点及环境温度、制冷温度、混合工质中R744浓度对系统性能的影响。为今后R744／R290、R744／R600a的实验研究和实际应用提供了理论依据，减少了实验的工作量。     

二氧化碳/丙烷用于热泵系统循环性能分析

在热泵热水器名义工况条件下,对二氧化碳(R744)/丙烷(R290)自然混合工质与四种常见的热泵工质R22、R134a、R410A和R407C的亚临界循环性能进行了分析对比。结果表明:R744/R290的最优质量配比为21/79,系统的制热循环性能系数(COPh)比R22系统提高了10.46%、比R134a系统提高了22.67%、比R410A系统提高了11.93%、比R407C系统提高了9.52%;在10%~35%、0%~35%、10%~35%和10%~35%的R744质量配比内,R744/R290可分别实现对四种常见热泵工质的替代;在最优质量配比下,R744/R290系统的冷凝压力低于R410A系统,压比仅为3.271,排气温度为80.9℃。     

R290直膨式太阳能热泵系统工质分布和迁移特性模拟

为了研究工质R290(丙烷)在直膨式太阳能热泵系统中的分布和迁移特性,建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集中参数模型、以及系统工质充注量模型,编制以R290为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序。模拟分析环境参数和运行参数的变化对系统内部R290分布和迁移特性的影响。模拟结果表明:R290主要存在于冷凝器和太阳能集热/蒸发器内部,占系统工质充注量的80%~90%;随着太阳辐射强度和环境温度的升高,工质R290由冷凝器逐渐向太阳能集热/蒸发器迁移,系统性能系数明显增加;随着压缩机转速增快和水箱水温的增高,工质R290由太阳能集热/蒸发器逐渐向冷凝器迁移,系统性能系数明显降低;随着系统工质充注量的增加,冷凝器内工质R290质量明显增加,集热器内工质R290质量略有增加,系统性能系数先增后减,存在一个最大值;太阳能集热/蒸发器出口过热度由3℃升至8℃时,其变化对工质R290的分布和迁移特性影响很小,且对系统性能系数的影响也很小;随着环境温度、压缩机转速和工质充注量的增加,集热器集热效率不断增加;而随着太阳辐射强度、水箱水温和太阳能集热/蒸发器出口过热度的增高,集热器集热效率不断降低。     

中低温热水发电系统循环参数和工质的选择

针对热源为80～150℃热水的有机朗肯循环（ORC）发电系统,以发电功率和效率为评价指标,分别分析了以R134a、R123和R245fa三种工质为循环介质时的系统,确定了最佳循环参数和工质。一般来说,最佳蒸发温度对应着最大的输出电功,且随着热流体温度的升高而升高;当热源温度大于120℃时,R134a的系统不存在最佳蒸发温度,此时输出电功随着蒸发温度的升高而增大。对于80～135℃的热水,工质R245fa的发电功率最大;当热水温度超过135℃时,工质R134a的发电功率最大。工质R245fa的发电效率始终是最大的。     

基于CO2混合工质动力循环的塔式太阳能热发电系统四季性能分析

为高效转换塔式太阳能系统的聚光热量，将混合工质(CO₂/R290、CO₂/R600a和CO₂/R601a)应用于再压缩动力循环，建立塔式太阳能热发电系统的热力模型，并基于典型日(春分、夏至、秋分、冬至)的辐照条件对系统热力性能进行分析比较。结果表明：在混合工质不可燃的质量分数范围内，随着CO₂质量分数的增加，3种混合工质的系统热效率、效率和发电量均先升高后降低，最优质量分数分别为0.7/0.3、0.8/0.2和0.8/0.2。在3种混合工质中，CO₂/R290(0.7/0.3)的系统性能最佳，春分的系统热效率为18.99%，发电量为17.1 MWh。在不同典型日下，夏至系统热效率和效率略低于冬至，但其发电量最高。基于3种混合工质探究透平进口温度、循环最低温度、高温熔盐温度和分流比对系统性能的影响，结果表明，系统存在最佳分流比使热效率和发电量最高，相应分流比的范围为0.70～0.75。     

R290直膨式太阳能热泵供暖系统实验研究

为分析直膨式太阳能热泵耦合地板辐射供暖系统在北方寒冷地区的实际运行特性,设计并搭建以丙烷(R290)为工质的直膨式太阳能热泵供暖实验平台,分析冬季不同运行工况下环境参数对系统热力性能的影响。实验结果表明：系统可实现室内供暖的稳定性,实验测试期间平均室温保持在16.1～20.8℃之间,热泵系统性能系数(COP)保持在2.57～4.30之间,供暖系统COP保持在2.24～3.98之间。太阳辐照度每增加50 W/m²,热泵系统COP提升4.9%;环境温度每升高1℃,热泵系统COP提升2.4%。太阳辐照度对热泵系统的电子膨胀阀开度和工质质量流量影响较为显著。当终止水温从45℃提升至55℃时,热泵系统COP降低12.2%;而在终止水温为50℃时,供暖系统COP达到最大值3.37。     

用于高温热泵蒸汽系统的几种工质的循环性能

建立了高温热泵蒸汽系统的热力学模型。在蒸发温度为60℃,冷凝温度为120~140℃的工况下,进行经过初步筛选的4种高温热泵纯工质(R123,R141b,R245ca,R245fa)和传统高温热泵工质(R114)的循环性能对比研究。结果表明:R245fa的综合循环性能良好,单位容积制热量最高,其性能系数(COP)比R114平均高13.65%,压缩比与R114最接近;在符合干压缩要求的前提下,排气温度较低,而且环境友好,可作为高温热泵蒸汽系统的工质。