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当前,能源短缺和环境恶化已经成为全人类所面对的重大问题。我国是一个能源生产大国和消费大国,化石能源储量严重不足且分布不均衡,开发难度较大,再加上能源利用技术落后,效率低下,在经济高速增长的条件下,能源消耗速度比其他国家更快。另外,环境问题迫在眉睫,臭氧层的消耗和全球变暖进程的加剧已经成为全世界关注的焦点,严峻的形势影响了社会各领域的发展。在制冷领域,氯氟烃类制冷剂是导致臭氧消耗和温室效应的重要工质,寻求环保、高效的制冷技术成为制冷空调行业的人们所共同关注的话题。 水是人类赖以生存的自然资源,作为制冷工质,其对环境无任何破坏作用;同时,水具有优良的物理和化学性质,对人无任何不良的影响。目前在制冷应用中,用水做制冷剂只限于热驱动吸收式系统,只占整个空调市场的较小一部分,将水用于蒸气压缩式制冷技术中可以很好地顺应环境保护的大趋势,所以,水蒸气压缩制冷技术具有很大的研究潜力和发展前景。 本文主要做了以下工作: (1)总结水蒸气压缩式制冷技术的研究现状,根据水作为制冷剂的特性,构建一套水蒸气压缩式制冷系统模型,以该模型为基础,对系统进行模拟计算和性能分析,得到水制冷剂应用在蒸气压缩系统中的优势与不足。 (2)在构建模型的基础上对系统进行优化,设计方案进行模拟计算,以解决水蒸气压缩式制冷系统中存在的不足,提高系统能效。 (3)为了研究水蒸气压缩制冷系统中蒸发器的强化传热方法,在工质水中加入表面活性剂,通过实验分析表面活性剂对水传热的强化作用。选择具有代表性的表面活性剂,研究与沸腾传热相关的表面活性剂溶液物性,包括:表面活性剂的溶解特性、溶液静态表面张力和接触角的实验测定,分析表面活性剂种类及浓度对物性的影响。