中高温热泵工质的理论与实验研究
中高温热泵技术研究的关键问题之一就是寻找臭氧破坏势为0、温室效应势
较低新型适用工质。论文围绕工质的循环性能理论与实验研究方法、冷凝温度为
80-110oC工况范围内新型适用工质的提出及其理论与实验循环性能，开展了研
究。
在理论循环性能分析中，基于对工质在压缩机中经历的实际过程的分析，提
出了一种在理论循环中与之相应的过程模型—由定压加热、绝热压缩、定压放热
三个子过程组成的复合过程；较之现有的单一绝热压缩过程模型，新的过程模型
及相应的过程和循环性能计算结果更加接近实际。
筛选、提出了5种新型工质(纯质R245fa和混合工质M1-M4)，理论循环性能
计算结果表明新工质的qv(单位容积制热量)和COP(循环性能系数)全面优于传统
工质R114，其中以M3的综合性能为最优。
在工质实验循环性能对比研究中，分析了在同一实验装置上，进行不同工质
对比评价时，存在的影响评价测量结果客观性的不公平因素。据此，提出了一种
改进型对比实验评价方法：在实验时，保证各工质分别有相同的蒸发和冷凝温度
以及载热流体流量；在评价工质性能时，通过引入“面积当量温差”消除了不同工
质间两器热流密度分别不同带来的不公平因素，同时以循环的热力学完善度作为
评价指标，反映了工质传热性能、温差传热不可逆性对循环性能的影响。改进措
施明显提高了工质循环性能对比实验评价的客观性，并使评价更为全面和深刻。
对R245fa和M1、M2进行了循环性能对比实验研究。结果表明，(1)改进
的实验评价方法，带来了工质间循环性能的近公平比较；(2)三种工质循环性能
随工作温度的提高而提高，其中R245fa的综合性能最好。
实验中取得了超过103oC的热泵热输出温度，实现了一个新的高温化实验水
平。
提出了一种由实验数据辨识压缩机效率的压缩机建模方法，建立了通用稳态
热泵系统仿真模型。计算结果与实验数据的最大和平均偏差分别在±10%和±5%
左右。
采用仿真方法实现了工质循环性能的公平比较。结果表明，M3的综合性能
最好；R245fa的COP仅次于M3，但qv最小；M1和M2性能居中。