臺灣博碩士論文加值系統

庫內溫度在-40至-160℃範圍之低溫冰箱，被廣泛用在低溫醫學、能源、生物技術等領域中，作為低溫環境的製冷設備、和細胞組織或物質的低溫儲存。內複疊冷凍系統使用非共沸混合冷媒、單一台壓縮機，透過非共沸冷媒在高沸點和低沸點之間實現了自然分離與多級串疊的方法，達到製取-40℃至-160℃低溫的目的。內複疊系統性能特性主要受非共沸混合冷媒的影響，因此，冷媒種類的選取組成和濃度配比是關鍵。本研究主要目的為：針對應用於低溫生物保存之內複疊式冷凍系統為研究對象，利用理論分析之方式，探討非共沸碳氫混合冷媒R170/R290、R170/R1270、R170/R600、以及R170/R600a，應用於低溫內複疊冷凍系統之最佳濃度配比及其最佳性能係數，並針對各冷媒組成進行綜合評比。研究結果顯示: 在相同設計條件下，R170/R290、R170/R1270、R170/R600、以及R170/R600a非共沸混合冷媒的最佳性能表現數值及大小依序為：R170/R600(COP=1.34)>R170/R600a(0.82)>R170/R290(0.36)>R170/R1270(0.34)；及其所對應之最佳冷媒配比分別為：0.16、0.22、0.34、以及0.31。以R170/R1270混合冷媒為基準，基準值為1，則R170/R600、R170/R600a、R170/R290混合冷媒組合與其之比值為3.92：2.41：1.06：1。

The temperature of the freezer ranging from -40 to -160℃ is widely used in cryomedicine, energy, biotechnology as cryopreservation. The system used to zeotropic refrigerant mixtures and single compressor, through zeotropic refrigerant mixture in the high boiling point and low boiling point in order to achieve the natural separation between the multi-level series with the stack method, to take the system from -40 to -160℃ temperature purposes. The feature of the auto-cascade refrigeration systems is affected by zeotropic refrigerant mixtures therefore the composition of the refrigerant and mass fraction are the key factors.The purpose of this study is to investigate auto-cascade refrigeration systems as the object of study, use simulation to look into the application of zeotropic HC refrigerant mixtures of R170/R290, R170/R1270, R170/R600 and 170/R600a to coefficient of performance (COP), and do a comprehensive appraisal of the composition of refrigerant. According to the research, in the same design conditions, R170/R290, R170/R1270, R170/R600, and R170/R600a zeotropic refrigerants mixture the best performance value and size of the sequence is: R170/R600(COP=1.34)>R170/R600a(0.82)>R170/R290(0.36)>R170/R1270(0.34), and the corresponding ratio of the best refrigerants composition were: 0.16,0.22,0.34,0.31. To R170/R1270 mixed refrigerant as a benchmark, the benchmark value of 1, R170/R600, R170/R600a, R170/R290 mixed refrigerant composition with the ratio of 3.92:2.41:1.06:1.

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 前言 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 文獻回顧 7
1.3 研究目的 12
第二章 研究方法 13
2.1 非共沸混合冷媒 13
2.2 物理模型 14
2.3 熱力關係式 17
2.4 元件模式 18
2.4.1壓縮機模式 18
2.4.2冷凝器模式 20
2.4.3蒸發器模式 21
2.4.4迴熱器 22
2.4.5節流裝置模式 24
2.4.6相分離器模式 25
2.4.7製冷性能係數 27
2.5.1 冷媒性質 27
2.5.2 內複疊冷凍系統分析流程 28
2.5.3 模式驗證方法 30
第三章 結果與討論 33
3.1 模式驗證 33
3.1.1 利用Kim數據作熱力循環模式驗證 33
3.1.2 利用王雁數據作熱力循環模式驗證 39
3.2 以R170冷媒為基準之非共沸混合冷媒參數分析 41
3.2.1 R170/R290冷媒之能力和性能分析 41
3.2.2 R170/R1270冷媒之能力和性能分析 45
3.2.3 R170/R600冷媒之能力和性能分析 48
3.2.4 R170/R600a冷媒之能力和性能分析 52
3.3 各非共沸混合冷媒之最佳冷媒配比及最佳性能係數 56
3.4 綜合評比 59
3.4.1 R170/R600最佳性能係數回歸方程式 63
第四章 結論與建議 64
4.1 結論 64
4.2後續研究建議 65
參考文獻 66
符號說明 69

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