【正文】 表 35 R290/R134a/R227ea 不同配比制冷劑編號 制冷劑編號 X/% Y/% Z/% RX0301 70 20 10 RX0302 70 15 15 RX0303 70 10 20 RX0304 70 5 25 RX0305 75 20 5 RX0306 75 15 10 RX0307 75 10 15 RX0308 75 5 20 RX0309 80 15 5 RX0310 80 10 10 RX0311 80 5 15 RX0312 85 10 5 RX0313 85 5 10 計算工況與前文一致，選擇工況為高溫低冷凝壓力： 蒸發(fā)器溫度 ℃ 冷凝溫度 ℃ 過熱溫度 ℃ 過冷溫度 5℃ 計算結(jié)果如表 36： 表 36 不同配比制冷劑循環(huán)性能 制冷劑 ODP GWP qv qv2 COP Pr Ts R12 1 1 1 1 1 ―― RX0301 0 RX030。比較兩圖可以發(fā)現(xiàn)，在變蒸發(fā)器溫度與變冷凝器溫度下 COP 曲線的變化趨勢恰好相反，且在變冷凝溫度下COP 曲線較高，但在整個變工況過程中，替代混合物與被替代工質(zhì)的 COP 相近，即替代混合物的 COP 性能較好。從圖中可以看出替代混合制冷劑的單位容積制冷量變化趨勢與被替代物 R12 的相同，同時也可以看出在變冷凝器溫度時，混合替代工質(zhì)與被替代工質(zhì)的單位容積制冷量相差較大，但在整個變工況范圍內(nèi)，混合替代工質(zhì)與被替代工質(zhì)單位容積制冷量的比值變化不大。縱觀兩圖，容易發(fā)現(xiàn)滑移溫度隨著溫度的上升而減小，在蒸發(fā)器與冷凝器中變化趨勢一致，同時也發(fā)現(xiàn)冷凝器中滑移溫度較低因物質(zhì)泡點溫差隨壓力升高而降低。 （ 1） 滑移溫度 圖 37 變蒸發(fā)溫度下滑移溫度 圖 38 變冷凝溫度下滑移溫度 圖 37 所示為變蒸發(fā)溫度時蒸發(fā)器中 RX02 的滑移溫度隨蒸發(fā)溫度的變化情況，圖 38 所示為變冷凝溫度時冷凝器中 RX02 的滑移溫度隨冷凝溫度的變化情況。 變工況性能分析 上述優(yōu)化選擇是在標準高溫低冷凝壓力下進行計算得到的，為能在實際條件下使用，必須對 RX02 進行變工況分析以得到在較廣范圍內(nèi)替代混合制冷劑的性能。 混合工質(zhì)的滑移溫度ts 較小，所有配比的滑移溫度基本都在 1℃ 以下，但為實際應用考慮，滑移溫度越小越好。 （ 2） 制冷性能與滑移溫度 從熱力學角度分析，替代混合工質(zhì)的容積制冷量要比被替代工質(zhì)的大出 50%左右，這個值稍微偏高，但對于標準容積制冷量 qv2而言，替代混合工質(zhì)最大比 26 被替代工質(zhì)大出 %，因此綜合考慮，該替代混合工質(zhì)這一方面的熱力學性質(zhì)可以被接受。 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0 5 10 15500100015002021250030003500qv/(KJ/m3)Te /℃ R 1 2 R X0 140 45 50 55 60 65 7020212200240026002800300032003400qv/(KJ/m3)Tc /℃ R 1 2 R X0 130 25 20 15 10 5 0 5 10 150. 00. 51. 01. 52. 02. 53. 0COPTe /℃ R 1 2 R X0 140 45 50 55 60 65 701. 01. 52. 02. 53. 03. 54. 0COPTc /℃ R 1 2 R X0 13 R12 替代混合制冷劑理論性能分析 25 表 33 R1270/R227ea 不同配比制冷劑編號 制冷劑編號 X/% Y/% RX0201 60 40 RX0202 65 35 RX0203 70 30 RX0204 75 25 RX0205 80 20 RX0206 85 15 RX0207 90 10 計算工況選擇高溫低冷凝壓力計算工況： 蒸發(fā)器溫度 ℃ 冷凝溫度 ℃ 過熱溫度 ℃ 過冷溫度 5℃ 表 34 不同配比制冷劑循環(huán)性能 制冷劑 ODP GWP qv qv2 COP Pr Ts R12 1 1 1 1 1 ―― RX0101 0 RX0202 0 RX0203 0 RX0204 0 RX0205 0 RX0206 0 RX0207 0 （ 1） 環(huán)保性能 從環(huán)保性能來看， RX020 RX020 RX0207 都可以滿足要求，其 ODP 均為 0，且與 R12 的 GWP 的相對值均小于 ，可以說這三種配比的混合制冷劑的環(huán)保性能均較為優(yōu)秀，而各組元的大氣壽命可于表 22 中查詢。比較兩圖可以發(fā)現(xiàn)，制冷系數(shù) COP 的變化趨勢在變冷凝溫度與變蒸發(fā)溫度下完全相反。 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0 5 10 150 .0 2 60 .0 2 80 .0 3 00 .0 3 20 .0 3 40 .0 3 60 .0 3 80 .0 4 00 .0 4 20 .0 4 40 .0 4 6T/℃Te /℃ R X0 140 45 50 55 60 65 700 .0 0 40 .0 0 60 .0 0 80 .0 1 00 .0 1 20 .0 1 40 .0 1 60 .0 1 8T/℃Tc /℃ R X0 1 24 圖 33 變蒸發(fā)溫度單位容積制冷量 圖 34 變冷凝溫度單位容積制冷量 （ 3） 制冷系數(shù) COP 變蒸發(fā)溫度下 R12 與 RX01 的 COP 變化曲線如圖 35 所示，變冷凝溫度下R12 與 RX01 的 COP 變化曲線如圖 36 所示。 圖 31 變蒸發(fā)溫度下滑移溫度 圖 32 變冷凝溫度下滑移溫度 （ 2）容積制冷量 qv 圖 33 所示為變蒸發(fā)溫度下單位容積制冷量 qv的變化曲線，圖 34 為變冷凝溫度下單位容積制冷量 qv 的變化曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)隨著冷凝溫度上升，滑移溫度逐漸下降，且滑移溫度最高不超過 ℃ ，與蒸發(fā)器中相同，滑移溫度較小。由圖中可以看出隨著蒸發(fā)溫度的上升，滑移溫度逐漸下降，同時也可以看出即使是滑移溫度最高的點滑移溫度也小于 ℃ ，可以認為在蒸發(fā)器中滑移溫度都較小。 3 R12 替代混合制冷劑理論性能分析 23 變工況性能分析 制冷劑最優(yōu)配比的選擇是根據(jù)表 24有機制冷劑壓縮機名義工況下高溫低冷凝壓力下計算確定，為了對所選定的制冷劑有較全面的了解，對最優(yōu)配比 RX01進行變工況分析。其中配比 RX0108 的制冷劑滑移溫度最小并且 COP 較大。因此制冷劑環(huán)保性能的篩選主要是降低制冷劑的溫室效應。 表 31 R290/R227ea 不同配比制冷劑編號 混合物編號 X/% Y/% RX0101 55 45 RX0102 60 40 RX0103 65 35 RX0104 70 30 RX0105 75 25 22 表 31（續(xù)） RX0106 80 20 RX0107 85 15 RX0108 90 10 最優(yōu)配比選擇 （ 1）環(huán)保性能 根據(jù) 32 中的數(shù)據(jù)，可以看出所有替代制冷劑的 ODP 值都是零，均不會對臭氧層造成破壞。 RX01 最 優(yōu) 配比及變工況分析 根據(jù)從前文初步所選的 RX01 混合制冷劑的配比，選用 節(jié)高溫高冷凝壓力計算工況，并將結(jié)果列出。 （ 3） 混合制冷劑的滑移溫度 ts 應較小。 （ 2） 混合物制冷劑的 COP 應盡可能的接近被替代工質(zhì)，同時混合工質(zhì)組元的 COP 應較相近，以使混合制冷劑能在較寬范圍內(nèi) COP 變化較小，并盡可能使有可能存在的制冷劑泄露問題對制冷劑性能影響較低。比如對于空調(diào)系統(tǒng)，制冷時希望它的 COP 值較高，而制熱時希望它的單位容積制冷量 qv較大，而對于家用及車用空調(diào)又希望比體積較小。因此，在混合物配比時存在優(yōu)選方法的問題，即需要對混合物工質(zhì)的多種性質(zhì)進行取舍。3 R12 替代混合制冷劑理論性能分析 21 3 R12 替代混合制冷劑理論性能分析 從理論上來講，幾種優(yōu)勢互補的純工質(zhì)總有最佳的一定配比，可以得到與被替代工質(zhì)性能相等的混合物工質(zhì)。隨后對純質(zhì)制冷劑進行了計算分析，發(fā)現(xiàn)幾種純質(zhì)制冷劑不能滿足要求，必須使用混合制冷劑。在對 R290 等幾種制冷劑候選替代物進行了熱力學、環(huán)保性質(zhì)分析，通過對露點法和中點法的比較，選用中點法建立了制冷循環(huán)計算模型。 制冷劑初步篩選條件： GWP， qv≥， ts≤1 表 211 混合制冷劑配比范圍 編號 組成 X Y Z RX03 R290/R134a/ R227ea ~ ~ ~ 20 本章小結(jié) 本章主要工作內(nèi)容是根據(jù)制冷劑替代的選擇共識，和由直接充灌原則對非共沸混合物工質(zhì)提出的篩選原則，并通過對 R12 及常用制冷劑進行分析，篩選出了三種可以用作 R12 替代制冷劑的混合物（ RX0 RX0 RX03）。 制冷劑初步篩選條件： GWP， qv≥， ts≤1 表 29 混合制冷劑配比范圍 編號 組成 X Y RX02 R1270/ R227ea ~ ~ 2 新型制冷劑的選擇方案 17 R290/R134a/R227ea 配比范圍確定 基于 NIST 熱物性計算軟件 ，編寫計算機程序?qū)η懊娲_定的混合制冷劑 RX03 制冷循環(huán)進行計算，選定工況為高溫高冷凝壓力工況，并以 R12的循環(huán)性能系數(shù)為參數(shù)，將結(jié)果列入表 210。 制冷劑初步篩選條件： GWP， qv≥， ts≤ 16 表 27 混合制冷劑配比范圍 編號 組成 X Y RX01 R290/ R227ea ~ ~ R1270/R227ea 配比范圍確定 基于 NIST 熱物性計算軟件 ，編寫計算機程序?qū)η懊娲_定的混合制冷劑 RX02 制冷循環(huán)進行計算，選定工況為高溫高冷凝壓力工況，并以 R12的循環(huán)性能系數(shù)為參數(shù)，將結(jié)果列入表 28。 R290/R227ea 配比范圍確定 基于 NIST 熱物性計算軟件 ，編寫計算機程序?qū)η懊娲_定的混合制冷劑 RX01 制冷循環(huán)進行了計算，選定工況為高溫高冷凝壓力工況，并以R12 的循環(huán)性能系數(shù)為參數(shù)，將結(jié)果列入表 26。 2 新型制冷劑的選擇方案 15 確定制冷劑的配比范圍 為了確定各組元的配比范圍，根據(jù)前文提出的假設條件和熱力循環(huán)計算模型，對 工況進行計算，來得到初選混合工質(zhì)的循環(huán)性能。 替代制冷劑各組元循環(huán)性能計算 編寫了基于 NIST熱物性計算軟件 的計算程序?qū)児べ|(zhì)制冷循環(huán)進行計算，選擇計算工況為高溫高冷凝壓力工況，計算結(jié)果如下： 表 25 純工質(zhì)理論循環(huán)性能 制冷劑 沸點 COP GWP 相對單位容積制冷量 qv 壓比 pr R12 1 8500 1 1 R227ea 3220 R290 11 R1270 11 R134a 1300 表 25 列出了 R12 及其四種純質(zhì)替代制冷劑的循環(huán)性能參數(shù)，其中循環(huán)性能系數(shù) COP、相對容積制冷量 qv、壓比 pr均以 R12 的循環(huán)性能系數(shù)為參照。 定義過熱度和過冷度 選用中點法確定了冷凝溫度和蒸發(fā)溫度后，隨著各個組分的不同和配比不同，計算出的高低壓力將會發(fā)生變化。 因為混合工質(zhì)存在滑移問題，故在進行理論計算時，為了了解各種制冷劑在蒸發(fā)器與冷凝器中的不同和滑移溫度在理論循環(huán)中的影響，必須計算泡點溫度和露點溫度時的制冷劑工質(zhì)參數(shù)。 有實際經(jīng)驗表明，在對比露點法與中點法進行壓縮機性能測試結(jié)果時，露點法測量的質(zhì)量流量比中點法測量的質(zhì)量流量低 6～ 7%，計算出的制冷量和消耗功率小大約 5%，但是 EER 沒有明顯的改變 [13]。露點法關聯(lián)條件少，計算操作簡便， 而中點法在比較純質(zhì)和混合工質(zhì)時很好的實現(xiàn)工 14 質(zhì)的一致性，但這種方法 關聯(lián)的條件較多。因此在使用中點法時，必須先計算露點溫度 T1 露點 ，之后才能得到正確的過熱溫度。如圖 23 所示， T1 露點 和 T1 蒸發(fā)器入口 的算術平均值 是蒸發(fā)溫度， T2 露點 和 T1 泡點 的算術平均值是冷凝溫度。對于這種方法而言，與冷凝過程無關，只使用一個溫度來表示蒸發(fā)壓力，壓縮機吸氣溫度與蒸發(fā)溫度 T1 露點 之差就是過熱度，但仍需要泡點溫度值來計算液體過冷。圖 23 所示為非共沸系統(tǒng)壓焓圖，圖中實線表示制冷劑的狀態(tài)變化，虛線表示等溫線。針對本問題，主要有如下兩種可行的方法。因此產(chǎn)生一個需要解決的問題，即確定冷凝溫度和蒸發(fā)溫度。 計算工況 表 24 有機制冷劑壓縮名義工況類型 類型