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《自然工质co_2和三种氟利昂制冷剂性能对比_王洪利》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第32卷第3期河北理工大学学报(自然科学版)Vol132No132010年8月JournalofHebeiPolytechnicUniversity(NaturalScienceEdition)Aug.2010文章编号:1674-0262(2010)03-0001-07自然工质CO2和三种氟利昂制冷剂性能对比1231王洪利,田景瑞,马一太,王硕明(11河北理工大学冶金与能源学院,河北唐山063009;21河北理工大学图书馆,河北唐山063009;31天津大学热能研究所,天津,300072)关键词:臭氧层破坏;温室效应;物性参数;CO2跨临
2、界循环;循环性能摘要:基于氟利昂制冷剂的ODP和GWP问题,运用热力学方法,分别对环境友好性的自然工质CO2和三种常规氟利昂制冷剂R22、R134a及R152a的比热、导热系数、表面张力等物性参数进行了对比,并对相应的循环性能进行了分析,为高效、节能的CO2跨临界循环热泵热水器的研究提供了基础资料。中图分类号:TB61文献标志码:A0引言目前,能源和环境问题已经成为制约人类社会高速发展的主要问题,人与自然的和谐发展日益重要与紧迫。酸雨、植被破坏、温室效应、臭氧层空洞、海洋污染等诸多生态环境问题已经成为全球关注的焦点。为推动经济、社会和环境
3、的友好发展,节能和环保已经成为21世纪全球共同关注的首要问题。[1]随着常规氟利昂制冷剂的臭氧层破坏(ODP)和温室效应(GWP)问题日益突出,开展环保性自然工质[2][3]CO2的替代研究工作具有重要意义。本文为CO2跨临界循环热泵热水器的开发提供了理论基础。1氟利昂制冷剂R22、R134a、R152a和自然工质CO2的物性对比111自然工质CO2的重新启用在制冷剂历史上,人类最初使用的是CO2、NH3和SO2等自然工质。19世纪后期,CO2作为制冷剂曾被广泛应用在船用制冷机中。随后,性能优良的合成制冷剂逐渐替代了CO2的作用。近20多
4、年,臭氧层破坏和温室效应问题日益突出,合成制冷剂的使用开始受到人们的质疑,自然工质的研究开始复苏。随着CFCs和HCFCs类制冷剂的ODP和GWP问题日益突出,低环害的新合成制冷剂和自然工质的替图1制冷剂的ODP和GWP图2制冷剂的替代方向收稿日期:2009-10-212河北理工大学学报(自然科学版)第32卷代研究已成为热点,其中,自然工质CO2的研究备受关注,欧洲一些国家和日本在CO2热泵热水器研究方面[4]具有较高的水平。国内天津大学、西安交通大学、上海交通大学等单位也开展了CO2的研究工作。图1给出了制冷剂的ODP和GWP值,图2为
5、制冷剂替代方向。112比热、密度、导热系数及粘度物性对比制冷剂的粘度、比热、导热系数以及和润滑油的互溶性等物性参数对循环性能的影响很大,不同温度和[5]压力下其物性参数究竟如何,需要认真研究。开展常规制冷剂和自然工质CO2物性对比研究,为尽早实现高效CO2热泵热水器的市场化提供数据。图3~图6分别计算了给定压力(p=3MPa)时,R134a、R22和R152a三种制冷剂的比热、密度、导热系数及粘度随温度变化的对比情况。制冷剂要求有较大的单位容积制冷量。在同一工况下,当制冷量一定时,制冷剂的单位容积制冷量大,就可以减少系统的制冷剂容积,也可
6、以相应的缩小压缩机的尺寸。由图3,在三种制冷剂中,R152a比热最大,R134a比热次之,R22比热最小,随着温度的增加,三种制冷剂的比热均变大,且在临界点附近变化比较剧烈,R152a和R134a具有较大的单位容积制冷量,符合制冷剂替代要求。图3三种氟利昂制冷剂比热对比图4三种氟利昂制冷剂密度对比制冷剂要求粘度和密度小,这样可使制冷剂循环的流动阻力小,降低循环功耗,适当的缩小管道口径,使管路有较小的弯曲半径(减小压力损失),还可减小制冷剂对压缩机吸、排气阀的冲击力,从而延长压缩机的使用寿命。由图4、图6,R152a密度最小且粘度较低,R1
7、34a和R22密度比较接近,而R134a的粘度要比R22略大些。随着温度的增加,三种制冷剂的密度和粘度均变小,临界点附近减小趋势比较明显。图5三种氟利昂制冷剂比热对比图6三种氟利昂制冷剂密度对比制冷剂要求有较高的导热系数和放热系数,可以适当减小制冷系统中换热器的结构,并可提高换热器的换热效率。图5给出了R134a、R22和R152a三种制冷剂导热系数随温度的变化情况。随着温度的增加,三种制冷剂的导热系数均减小,临界点附近减小趋势比较明显,R152a制冷剂导热系数最大,R134a和R22导第3期王洪利,等:自然工质CO2和三种氟利昂制冷剂性
8、能对比3热系数比较接近。图7~10分别计算了给定温度(t=50e)时,R134a、R22和R152a三种制冷剂的比热、密度、导热系数及粘度随着压力变化的对比情况。由图7~图10知,比热、密度、
