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    新型制冷工質 R450A 用于噴射制冷循環性能研究

      【中國制冷網】研究現狀

      新型制冷工質 R450A 是 R134a 的一種替代品,環??煽?,針對它的研究目前尚較少,有限研究主要側重于簡單蒸氣壓縮制冷循環。研究構建了噴射器數學模型,對比分析 R450A 在新型噴射制冷循環中不同噴射器特性及工況下的制冷性能。研究發現在噴射制冷循環中,引射流體的壓降,工作流體與引射流體的混合面積比對循環 COP,單位容積制冷量和噴射器壓縮效率影響呈拋物線形變化,存在最優的引射流體壓降 10 kPa 和工作流體與引射流體混合面積比 7,并且最佳的引射流體壓降及工作流體與引射流體混合面積比隨著冷凝溫度的升高而增大。此外,相比傳統的蒸氣壓縮制冷循環,新型噴射制冷循環中 R450A 的 COP 和單位容積制冷量分別增大 14.6%~20.6%和 21.1%~21.7%,系統性能顯著提高。同時,噴射器噴嘴和擴壓室效率對系統性能影響顯著,且擴壓室效率的影響更強。

      自從 20 世紀 90 年代以來,R134a 以其優良的制冷能力和零 ODP(臭氧破壞指數)值被廣泛使用。然而隨著全球氣候變化的研究深入,R134a 因其較高的GWP(溫室效應影響指數)值被認定為溫室氣體 ,在導致全球變暖的物質中位列第三 。為滿足《京都議定書》和《巴黎協定》的規定,尋找 R134a 的替代制冷劑意義重大。

      目前關于 R134a 的替代研究主要有自然工質和人工合成兩方面。自然工質方面馬一太、劉圣春等對 CO 2 的跨臨界循環及其與氟利昂制冷循環性能對比進行了研究;人工合成方面R1234yf 和 R1234ze(E)的研究最具代表性,Wu 等 、Brown 等  、Dong 等 和陳琪等對這些工質的熱物理性質、傳輸性質等進行了非常充分的實驗研究。新型制冷劑 R450A 由 R1234ze(E)和 R134a 組成,質量分數分別為 58%和 42%。不易燃燒,GWP 值相比 R134a 降低 58%,可以用于熱泵、氣冷水冷機組、自動飲料售貨機等中低溫設備,是 R134a 替代物中性能較好的一種,2014 年 10 月被列于美國國家環境保護局 SNAP(新制冷劑替代計劃)項目中 。

      目前國內關于 R450A 的研究還比較缺乏,國外研究主要集中在 R450A 的基本循環性能測試對比。Mota-Babiloni 等  實驗測量帶有中間回熱器的制冷系統,對比 R450A 在不同工況下的制冷量、COP、排氣溫度等及中間換熱器對壓縮機效率的影響,得出 R450A 制冷量低于 R134a 6%,COP 高大約 1%。Mendoza-Miranda 等 [提出一種壓縮機預測模型,在基本蒸氣壓縮制冷系統中的測量結果顯示 R450A的制冷量和 COP 均略低于 R134a。

     

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