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近年来,能源危机与环境问题日益成为制约各国经济发展和社会稳定的重要因素。热泵技术因其在节能和环境保护方面的双重优势而备受人们青睐。目前常用的热泵工质是R22,以及无臭氧层破坏作用的替代制冷剂R134a、R410A和R407C等,但这些合成工质均具有较高的GWP值,在未来发展中终将被并入消减行列。因此,寻找新型环保制冷剂成为当前的重要研究课题。本文基于对自然工质R744和R600a的环境特性和热物理性能分析的基础上,提出将两者混合后用于热泵系统,并对采用混合制冷剂的热泵系统循环特性进行了理论分析和实验研究,主要研究包括如下几个方面:(1)在国标规定的热泵热水器名义工况下,对混合工质R744/R600a在不同循环质量浓度下用于热泵系统的理论循环特性进行了计算分析。结果表明,混合工质中R744的循环质量浓度为7%时系统的制热循环性能系数达到最大值4.12,系统的冷凝压力为0.861MPa,压比为4.12,压缩机排气温度为65.53℃。(2)利用现有的实验装置进行了实验研究。结果表明,混合工质在R744的充注浓度为7%时,对应的系统制热循环性能系数具有最大值4.01,此时系统的制热量和功耗分别为2.25kW和0.56kW,而冷凝压力为0.891MPa,压比为2.95,压缩机排气温度为69.42℃。在该充注浓度时,随着混合工质充灌量的增加,系统制热循环性能系数和制热量先增加后减小,功耗、压比及压缩机排气温度先降低后升高,冷凝压力逐渐增加。(3)将热汇出口温度分别设定为45℃、50℃和60℃进行了变工况实验研究,结果表明,混合工质R744/R600a在R744充注浓度为7%充灌量为0.7kg时,随着热汇出口水温的升高,混合工质R744/R600a系统的制热循环性能系数逐渐降低,冷凝压力、压比、功耗逐渐增加,制热量和压缩机排气温度先增加后降低。