單位： 內蒙古建築學院
指導教師： 宋喜玲
科研提出者：李科強
科研**
提綱：1．專案單位的基本情況
1.科研專案的名稱：低壓水製冷劑式換熱機
2.指導教授:宋喜玲
3.科研專案提出人：李科強
2．專案提出背景與市場分析
1.同類專案世界使用情況
2.我國同類應用
3.市場與資源分析
3．專案提出的思路與依據
1.思路
2.依據
4．專案設計原理及執行系統圖
5．投資估價和專案風險與不確定性
6．實施條件
7．專案研究結論
科研**
一．專案單位的基本情況
1.科研專案的名稱：低壓水式換熱機
2.指導教授: 宋喜玲
內蒙古建築學院機電與暖通工程學院暖通空調教授
3.科研專案提出人：李科強
內蒙古建築學院機電與暖通工程學院供熱通風與空調工程技術專業
2．專案提出背景與市場分析
隨著社會的發展，能源越來越受到人們的重視。我國是乙個能源大國，但我國人口基數大能源消費量大。節約能源綠色環保，可持續發展已經是發展的主流。
1.同類專案世界使用情況
21世紀製冷空調行業綠色環保製冷劑的趨勢與展望
摘要：介紹了第20屆國際製冷大會和地球技術論壇中有關製冷劑替代物的簡況，討論了保護臭氧層和全球氣候變化對製冷空調行業所使用的製冷劑提出的要求與國際社會所採取的相應對策，以及國際社會共同關注的問題，綜述了21世紀綠色環保製冷發展趨勢。
臭氧層的破壞和全球氣候變化，是當前世界所面臨的主要環境問題。由於製冷空調熱幫浦行業廣泛採用cfc與hcfc類物質對臭氧層有破壞作用以及產生溫室效就，使全世界的這一行業面臨嚴重的挑戰。cfc與h cfc的替代已成為當前國際性的熱門話題。
製冷空調行業為了適應cfc和hcfc類製冷劑的淘汰，紛紛轉軌使用hfc物質。但現在《京》又將hfc物質列入了溫室氣體清單中，要對它們的排放加以控制。顯然，後者的要求，對於製冷空調行業的近些年來為採限hfc所作的各種努力，確實產生了一些負面的影響，以致造成無所適從的感覺。
2.我國同類應用
2023年全國暖通空調製冷學術年會綜述
中國建築學會暖通空調分會、。
這次年會的主題為「節能減排我們責任」，在保護環境、可再生能源利用、新技術、新產品開發及應用、建築可持續發展等方面邁出新的高度。會議包括圍繞主題的大會活動和豐富多彩的技術論壇、專題學術交流、創新技術成果發布、產品和出版物展示、校友和新老朋友聚會等，充分體現了這次年會多領域、跨部門、整合度高的特色。
3.市場與資源分析
全球天氣變暖，夏季氣溫公升高是空調器需求增長的另一誘因。進入21世紀以來，我國夏季高溫酷熱天氣出現頻繁，繼2023年之後、2007７、2009９和２01０年均發生大範圍的持續酷暑天氣。２01０年我國大部分地區平均氣溫比常年同期偏高，華北、東北地區偏高２－5℃，江南、華南和西北大部地區一般偏高１－2℃。
氣象專家們對１００多年來的全球氣溫資料分析，全球平均氣溫已經公升高了０.３－０.６℃、其中最暖的十幾個年份發生在9０年代中期以後。
不僅如此、一些地區日平均氣溫一再攀高、創下了有氣象資料以來的最高記錄。高於３7℃的天數增加，使最近幾年的夏季既炎熱又漫長。酷暑難耐，安裝空調器已經成為人們安穩度夏，正常工作和生活的保證。
對於空調製冷行業來說，為防止氣候變暖所需作出的努力主要是：
①提供高效節能裝置，減少co2排放量。
②盡可能減少製冷裝置使用和銷毀時製冷劑的排放量或洩漏量，並採取有效的**再生裝置，加強製冷劑的**利用。這些努力也就意味著考慮保護臭氧層的同時，要注意到防止氣候變暖的措施。在選擇製冷劑時，熱工效能好，具有節能效果和充注量少。
在21世紀內要求促進並推廣使用這類製冷劑並使相應的空調製冷裝置實現商業化。
三．專案提出的思路與依據
1.思路
世界的co2 的排放量增加「溫室效應'」增強。全球的氣候變暖，平均氣溫公升高。co2的**其中一大部分是火力發電廠和煤燃燒。
而火力發電廠產生的電能，要來空調製冷。這樣形成了乙個不利於人類生存的惡性迴圈。最近兩年我國的沿海廣州·福建出現了供電不足，限電，計畫給電的現象。
空調用電主要是壓縮機的用電，壓縮機是空調的核心部件。想要該井壓縮機的效能，提高壓縮記得功率。用傳統的方法和思路已是技術成熟前途末路。
我們只能用新的眼光看待問題，用新途徑去尋找代替壓縮機的裝置。
此專案是用低壓下的水作為壓縮機的製冷劑。用耐壓性好導熱性好的材料，製作低壓裝置來代替壓縮機。
2.依據
水 r718
作為製冷劑的優點是無毒，不會燃燒和**，而且是容易得到的物質。但水的蒸發比體積大，單位容積冷量小。水的凝固點高。不能製取較低的溫度，只適用於溫度零度以上的情況。
低壓下的水更是不能製取較低溫度，只適用於16度以上的情況。
水的物理引數：在標準大氣壓下 ，它的沸點溫度為100度。臨界溫度374.12攝氏度。臨界壓力為22.12mpa，冷凝溫度為0度。
低壓下的水在0.004mpa時。水的沸點為28度。根據莫里爾焓溼圖，水在0.001mpa時液體不能穩定存在。
四．專案設計原理及執行系統圖
製冷劑**低廉、能效高、傳熱效能好，且易檢漏。
製冷劑的黏度和密度盡量小，這樣可以減少製冷劑在管道中的流量阻力
導熱率與放熱係數要高，便於提高蒸發器與冷凝器的效率
④對金屬盒其他材料不腐蝕
⑤具有穩定的化學效能
1.原理
工作執行原理
低壓下的水沸點很低，在室溫下就可以沸騰。水在高溫區就可以沸騰，水蒸氣把高溫區的熱量帶到低溫區釋放，水蒸氣是發放潛熱，水蒸氣液化。經過低溫區收集冷凝水裝置收集水，回流到高溫區。
形成了乙個系統迴圈。不需要過多的電能，裝置簡單，操作方便，容易管理。這樣就實現可把能量轉移目的。
只需要乙個完全密閉的低壓空間就可以實現。
「煙囪效應」
在做一些無風扇產品設計的時候經常會聽到乙個詞彙「煙囪效應」，很多希望發揮「煙囪效應」的作用來裝置的散熱。將建築排煙的原理應用於製冷空調的換熱是乙個聰明的做法。但仔細分析起來此效應與彼效應又不盡相同。
對於「煙囪效應」的定義普遍的說法是指空氣沿著有垂直坡度的空間上公升或下降，造成空氣加強對流的現象。因此從結果上講，「煙囪效應」的作用是為了增強對流。不過建築物利用強化對流來排煙/風，而製冷換熱裝置利用強化對流來散熱。
從成因上講，有人解釋為是熱空氣的上公升，冷空氣的下降，即密度差的推動產生了「煙囪效應」。這種說法其實只講出了「煙囪效應」的一部分成因。
畫乙個煙囪來分析一下，如下圖。
氣流在煙囪中的流動可歸為管道流動，應該遵循伯努利方程，即
或 方程中包含3項：靜壓項，重力勢項和動能或稱動壓項。
前面提到的密度差的推動體現在重力勢一項，在出口處空氣密度大，垂直高度大，所以煙囪的出口處重力勢大於入口處，這是「煙囪效應」產生的第一推動力。
另一方面，我們看到的煙囪往往高高矗立，那麼在煙囪出口端通常或強或弱的受到空氣流動（風）的影響，所以出口處得氣流速度比較高。而入口端通常連線室內，空氣流動較弱，也就是下圖中的v2大於v1，這使得煙囪出口處的動壓大於入口處的動壓，這是「煙囪效應」產生的第二推動力。
綜合兩方面原因，氣流在煙囪出口處的重力勢和動能都大於入口處，導致入口處的靜壓要強於出口處的靜壓，受靜壓的推動，氣流從煙囪底部流向頂部，產生了強化對流的效果。
對於自然對流散熱的製冷換熱，我們通常能做到的是將風道設計為有一些垂直高度，這其實只利用了重力勢的推動力，而無法利用到動壓的推動力。這就是此效應與彼效應（真實煙囪的效應）的差別。此效應其實並非完整意義上的「煙囪效應」。
管塔產生的煙囪效應增強了內部的對流，從而為內部的基站散熱。
5．投資估價和專案風險與不確定性
裝置簡單，體型大。原料可以用銅或導熱性好的材料來製作。製冷劑製取簡單，無毒無害，沒有任何危險。
裝置體系大，製冷溫度低。不能用來深度製冷。只能智取18度以上的溫度。
只能用來民用建築空調。
七．專案研究結論
1. 水r718 替代cfc工作，是大勢所趨，時間緊迫。從我國情況看，當前應首先抓好cfc-12，cfc-11，r502等含cfc物質的轉軌工作，而r718類物質替代物是近來發達國家的研究開發重點，發展迅速，我們應積極跟蹤，及是掌握動向，進行必要的研究工作以期開發出適合我國國情的替代物。
替代物發展呈現"百花齊放"格局。一方面是由於一些大公司市場競爭的產物，另一方面也反映了替代物自身各自存在優缺點的狀況，而且看來在相當長一段時間內仍將出現共存局面。因此，因內在實現轉軌過程中，出現幾種方案也在所難免，不宜匆忙採取硬性的"統一"政策
2. 從空調製冷行業來看，要求在2023年實現hcfc-22的替代，注意開發hfc製冷劑的利用技術，同時考慮保護臭氧層和氣候變暖的問題，高效節能的新製冷劑和跟蹤、開發和利用，包括r718製冷劑開發和研究。 積極跟蹤，注意天然工質的研究開發。
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