蒸気圧縮式ヒートポンプシステムの混合冷媒による高性能化

使用混合制冷剂提高蒸汽压缩热泵系统的性能

基本信息

批准号：
06246220
负责人：
小山繁
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

作動培養として地球環境の破壊に関与しない代替冷媒を用いて、従来型に比してエネルギー消費の少ない高性能な蒸気圧縮式でヒートポンプ・冷凍システムを開発することは、昨今の地球環境問題の解決並びに我国の将来のエネルギービジョンの構築の上で極めて重要な課題である。そこで、本研究では、圧縮機、プレートフィン凝縮器、膨張弁、プレートフィン蒸発器からなる蒸気圧縮式ヒートポンプ実験装置を用いてHFC134a/HCFC123系混合冷媒サイクルの実験およびプレートフィン熱交換器の電熱特性に関する実験を行い、以下の成果を得た。(1)混合冷媒の組成比及び熱源温度条件がサイクルの成績系数に及ぼす影響を検討し、高性能な熱交換器を用い、熱源条件に対して適切に組成比を選択すればロレンツサイクルにより近づけられること(現有装置では、HFC134aの質量分率が0.9で成績係数比の最大値(=0.69)が得られた)を示した。(2)プレートフィン熱交換器での冷媒蒸気および熱源水の単相熱伝達特性、冷媒の凝縮および蒸発熱伝達特性に関する実験式を作成した。ここに、純冷媒の凝縮および蒸発熱伝達係数はいずれも平滑面の熱伝達係数の約10倍高い値を示した。また、混合冷媒の場合、凝縮熱伝達係数は純冷媒に比して低下したが、蒸発熱伝達係数は純冷媒の値とほぼ一致した。(3)得られたプレートフィン蒸発器および凝縮器の熱伝達特性に関する実験式を用いて純冷媒の伝達特性の予測計算を試みた。予測計算結果は、実験結果と比較的よく一致した。

开发一种高性能蒸汽压缩式热泵/制冷系统，通过使用不会破坏地球环境的替代制冷剂，比传统类型消耗更少的能量，这是解决最近的全球环境问题的一个解决方案。也是构建我国未来能源愿景的极其重要的问题。因此，本研究采用由压缩机、板翅式冷凝器、膨胀阀和板翅式蒸发器组成的蒸汽压缩热泵实验装置，对HFC134a/HCFC123混合制冷剂循环进行了实验，并对其电热特性进行了研究。我们对此进行了实验并得到了以下结果。 (1)考察混合制冷剂的组成比和热源温度条件对循环性能系数的影响，采用高性能换热器，针对热源工况适当选择组成比，会更接近于洛伦兹循环（在现有设备下，当HFC134a的质量分数为0.9时，获得性能比系数最大值（=0.69））。 (2)建立了板翅式换热器中制冷剂蒸气与热源水的单相传热特性以及制冷剂的冷凝与蒸发传热特性的经验方程。这里，纯制冷剂的冷凝和蒸发传热系数均比光滑表面的传热系数高约10倍。此外，在混合制冷剂的情况下，冷凝传热系数低于纯制冷剂，但蒸发传热系数几乎与纯制冷剂的值匹配。 (3)利用板翅式蒸发器和冷凝器传热特性的实验公式，尝试预测纯制冷剂的传热特性。预测计算结果与实验结果吻合较好。