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非共沸工质换热匹配特性影响热泵性能的高级分析

2021-05-15梁坤峰冯长振王莫然董彬王林刘瑞见

化工学报 2021年4期

梁坤峰,冯长振,王莫然,董彬,王林,刘瑞见

(1 河南科技大学车辆与交通工程学院,河南洛阳471003; 2 河南科技大学土木工程学院,河南洛阳471003)

引 言

随着环保要求的日趋严格,非共沸工质越来越多的应用于热泵系统,以替代GWP 较高的纯工质。实际换热过程中,研究者希望利用非共沸工质的温度滑移特性,实现近Lorenz 循环,以提高制冷、热泵循环效率[1]。然而,这要求工质和换热流体间换热温差处处相等[2-3],实际换热过程难以满足,探寻两流体间温差匹配特征对系统性能的影响受到格外关注。

赵鹏程等[4]讨论了混合工质与换热介质的温度匹配,讨论了最佳温度匹配出现的条件。蒯大秋等[5-6]建立了传热过程不可逆损失与匹配性能之间的关系式,定义了混合工质匹配性能指标(MPC),并指出,当MPC数值为1时,表明工质与热源具有最佳的匹配。王辉涛等[7]在MPC 的基础上,提出了温度匹配指标标准差(DMPC),当DMPC 增大,换热器中的额外熵产增加,效率升高。于超等[8]探讨了改变换热流体比热容,从而减小不可逆损失的设想。Zühlsdorf 等[9]从的角度定义了换热过程的温度匹配度,用以筛选性能较好的纯工质与混合工质。Ju等[10]意识到非共沸工质的温度滑移对系统COP的影响很大。Guo 等[11]在对改进型亚临界非共沸混合工质回热式高温热泵的性能分析中,发现改进循环之所以能有较高的COP 与利用率,是因为换热流体与制冷剂在最佳工况下的温度匹配较好。Cheng等[12]指出温度匹配是影响非共沸物热泵节能的重要因素,可以指导非共沸热泵系统的循环优化。……

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