热泵型电动轿车空调系统换热器除霜性能研究

纯电动汽车采用的热泵空调系统在一些高湿低温地区会出现车外换热器结霜的问题,严重影响系统运行的可靠性.旁通除霜法和制冷剂过冷放热除霜法能够较快地达到除霜的目的且不影响室内舒适性,是热泵型电动汽车空调除霜研究的方向.     

室外换热器流路布置对热泵空调器的性能影响分析

在压缩机、毛细管、室内换热器及室外换热器的几何结构尺寸均相同的情况下,对室外换热器的流路布置进行了优化.实验结果袁明:室外换热器作冷凝器时采用逆交叉流,作蒸发器时采用顺交叉流,这样能够提高换热器和热泵系统的性能,使得热泵空调的制冷和制热循环压缩机功率分别降低3.81%和5.46%,制冷量和制热量分别增加2.73%和2.78%.使制冷能效比EER提升6.82%,制热能效比COP提升8.73%.数值比较结果表明:优化后的流路布置可增大换热器各支路后半部分的传热温差和传热系数,从而提高了换热器的性能.     

太原地区太阳能耦合空气源热泵一体化热水系统性能分析

为解决太阳能热水系统占地大、供热水稳定性差、空气源热泵冬季易结霜、能效比较低的问题,提出太阳能/空气能蒸发集热器并构建其热泵热水系统.建立该系统的TRNSYS模型,分别研究太原地区的夏季和冬季工况的系统制热性能参数变化情况.研究结果表明:在夏季高温太阳辐射照度大典型工况下,该系统平均制热性能系数(COP)值为6.026,较空气源热泵热水系统提高44.16%;在冬季低温高湿易结霜典型工况下,该系统平均COP值为3.25,较空气源热泵热水系统提高6.56%.     

采用R1234yf制冷剂的汽车超低温强化补气热泵空调性能

本文提出一种基于强化补气(EVI)技术的汽车超低温热泵空调系统,采用新型低全球变暖潜能值(GWP)的R1234yf制冷剂作为运行工质,并与传统制冷剂R134a进行性能对比测试与热泵系统优化.在-20℃超低温环境中,该热泵系统制热量与制热能效比(COP)可达2 kW与2.0以上,相较于传统热泵分别提升了30%与14%,可以满足低温环境下乘员舱的制热需求.采用R1234yf制冷剂的热泵系统的制热性能虽比采用R134a制冷剂的热泵系统略有不足但基本持平,且强化补气的效果优于R134a制冷剂.此外,增大内部冷凝器面积、优化室外换热器与压缩机等部件均可显著提升热泵空调系统的性能与能效.     

并联冷凝式空气源热泵热水系统研究

以热泵热水技术为基础,针对目前热泵热水系统能源利用效率较低、冷凝器换热量及进出口水温差较大等缺点,提出并联冷凝式空气源热泵热水系统。针对我国南方亚热带季风气候全年水温波动较大等特点,以长沙地区为例,对并联冷凝式空气源热泵热水系统分别设计夏、冬运行模式以确保全年不同水温条件下系统能较好运行。利用工程热力学虚拟实验室CYCLEPAD建立普通空气源热泵热水系统及并联冷凝式空气源热泵热水系统模型并进行计算分析。研究结果表明:在长沙地区,相对于普通空气源热泵热水系统,并联冷凝式空气源热泵热水系统能有效分散冷凝器总换热量及降低冷凝器进出口水温差;系统在夏季工况下平均COP(coefficient of performance,性能系数)从5.10升至6.30,提升23.53%;在冬季工况下平均COP从3.69升至5.29,提升43.36%;系统在夏季工况下平均每月运行能耗从2 447 kW·h降至1 972 kW·h,降低19.41%;在冬季工况下平均每月运行能耗从5 066 kW·h降至3 539 k W·h,降低30.14%;系统全年节能效果良好,且在冬季节能效果更显著。     

R134a和R407c对热泵空调系统性能的影响

为了比较R134a和R407c两种制冷剂对热泵空调系统性能的影响,对热泵空调系统分别充注以上两种制冷剂,在焓差实验室分别测试它们在蒸发温度(-25~15℃)、冷凝温度(30~70℃)下的排气温度、制冷量、制热量、输入功率和COP。通过试验结果分析得出:蒸发温度对制冷量和制热量的影响大,冷凝温度对压缩机输入功率影响大;空调冬季供热时,R407c的平均COP比R134a高27.6%;空调夏季制冷时,R134a的平均COP比R407c高4.3%。因此,空调系统在低温环境运行时应选择R407c,而空调系统在高温环境运行时则选择R134a。     

跨临界CO_2电动汽车空调系统性能分析

为了满足环境保护的需要,紧跟电动汽车发展潮流,在传统燃油车空调系统的基础上开发了一套二氧化碳(CO_2)电动汽车空调系统,在标准汽车空调性能实验台上研究了不同运行参数对其性能的影响和CO_2电动汽车空调的内在规律.结果表明:所开发的CO_2系统在标准工况下与如今仍在普遍使用的传统制冷剂R134a系统性能相当;在研究的所有运行参数中,室外温度对系统性能的影响最大,高温下性能衰减明显,采用电动压缩机可以满足车辆的实际车冷量需求,而现有的CO_2电动压缩机排气压力和排气温度的限制致使系统性能在一些恶劣工况下无法达到最优,因此系统性能仍有较大的提升空间;在相同的换热面积内,气冷器出口制冷剂与环境温差每下降1℃,系统能效比(COP)可以提升2%～5%,同时系统最优高压得到降低,蒸发温度每提升5℃,系统COP可以提升15%左右.     

凝固换热器凝固换热特性模拟分析

采集凝固热热泵系统为寒冷地区地表水等热能资源的开发利用提供了新思路,其关键设备凝固换热器的换热性能直接关系到热泵系统的供热运行效率.在介绍凝固换热器及其冬季换热工况的基础上,通过定义凝固当量换热系数比等量纲一参数,采用准稳态近似与拟合等方法,对紊流状况地表水凝固换热特性进行了模拟分析,建立了刮冰周期内平均凝固当量换热系数比的统计数学模型.结果表明:入口水温与管壁温度越低、管径与Re越小、管长越大,瞬时凝固当量换热系数比越高,而凝固换热器的平均凝固当量换热系数比在1～4变化.     

长沙地区太阳能水源热泵系统冬季工况模拟

为了研究太阳能水源热泵系统供热工况下的运行特性,引入了可再生能源建筑应用工程评价标准中相关方法.通过对长沙地区冬季工况模拟研究和分析,得到太阳能集热系统和水源热泵系统在不同工况下的制热效率.研究结果表明,在引入太阳能后避免了水源热泵机组冬季长时间运行使制热性能下降并频繁进入保护工况,且当蒸发器进口水温为22℃附近时,机组COP较10℃提高了9.13%,达到最优值.     

结霜工况下R410A翅片管式蒸发器的换热特性

在焓差实验装置和热泵性能测试系统中,对一台R410A空气源热泵的翅片管式蒸发器在结霜工况下的换热特性进行了试验研究.通过改变蒸发器制冷剂侧和空气侧的流体温度、流量等参数,利用显微摄影机对室外侧换热器的平直翅片表面结霜过程进行动态跟踪.实验表明,结霜速率和霜层厚度的变化对制冷系统的换热量、蒸发温度、制冷剂侧压降、整体传热效率都有不同程度的影响.在蒸发器的结霜初期和结霜后期,系统性能的衰减程度有较大区别.在空气温度为0℃~-4℃,相对湿度大于80%的情况下,换热器表面结霜速度最快.     

三相流闭式重力热管传热性能

为了拓展三相流强化传热和防、除垢技术的应用领域,优化重力热管的传热性能,设计并构建了一套三相流闭式重力热管系统．考察了固含率、加热功率、充液率和颗粒种类等参数对于三相流重力热管传热性能的影响．结果表明,三相流重力热管可以强化传热,但其传热效果随着固含率的增加会出现波动;热管蒸发段对流传热系数随着加热功率的增加而增大,随着充液率的增加而减小;颗粒的种类对三相流重力热管的传热性能影响较大,在所采用的3种颗粒中,树脂颗粒的强化传热效果较好,与两相流重力热管相比,蒸发段对流传热系数可提高2．8％～28．3％．     

散热面积对供热温度的影响

本文通过对集中散热问题的研究,论述了散热面积对供热温度所产生的影响,提出了解决问题的意见和建议。     

超临界流体传热特性研究综述

 超临界状态下流体状态介于液态和气态之间,其扩散性更接近气体,密度依然为液体量级,这种特殊的性质导致超临界压力下流体流动换热特性与亚临界压力下有很大不同.本文以超临界压力条件下水、二氧化碳和碳氢燃料为研究对象,综合分析了超临界流体在管内的换热规律,系统总结了浮升力、热流密度、质量流速、压力、进口温度、流道形状等因素对流动换热特性的影响.其中,浮升力、热流密度和质量流速影响作用较大,在较高热流密度条件下,浮升力会导致传热恶化发生;在较低热流密度下,流体临界点附近会发生传热强化;质量流速增加能够使管内换热效果显著增强.传热强化和传热恶化现象的发生与临界点附近流体物性的剧烈变化密切相关.     

一种复合型散热器传热性能和流动特性的研究

提出一种用于电力电子器件散热的矩形翅片与叉排钉柱结合的复合型散热器，该散热器的结构是在矩形翅片式散热器通道内适当的位置上设置两排钉柱。实验表明：在同样散热量和风速下，复合型散热器的热阻比矩形翅片式散热器低10％～20％；风速为2m／s时复合型散热器的流动阻力比矩形翅片式散热器高10％，比相同散热面积的叉排钉柱散热器的流动阻力要低得多；在相同风速和相同散热器底面温度下，复合型散热器单位面积的散热率与叉排钉柱散热器相当，比矩形翅片式散热器高10％～17％。     

振荡热管管内流型对传热性能的影响

对振荡热管的运行进行了可视化实验，观察并分析了在不同的充液率、传热量条件下，对应的管内工质的流动形式；实验结果表明，在不同工作条件下，管内会出现塞状流、塞状流和环状流并存的混合流以及环状流等不同的流型．对于几何尺寸特定的振荡热管，在不同的充液率和传热量条件下，管内的流动形式会由塞状流将逐渐过渡到半环状流和环状流，从而提高了热管的传热能力，使振荡热管的整体热阻减小．在一定的条件下热管的传热能力达到最大．     

微小槽道散热器流动与换热实验研究

以 0 .4mm× 2 .0mm× 2 0mm的微小矩形槽道蔟为实验段 ,对水和 6 6 %乙二醇水溶液在底部加热的微小槽道散热器中的流动与换热特性进行了实验研究 ,实验的Re数范围为 2～ 2 5 0 0。实验结果表明 :水和乙二醇水溶液工质在微槽散热器中的流动阻力系数随Re数的增大而减小 ;对流换热的Nu数均随着Re数的增大而增加 ;在相同Re数下 ,Pr数大的乙二醇水溶液工质的Nu数大于水的Nu数。在实验基础上 ,获得了相应的流动阻力及换热系数的实验关联式     

双U型埋管换热器换热影响因素分析

对地源热泵垂直单孔双U型埋管换热器的单孔回填材料、管内流量、进口温度等因素对换热效果的影响进行研究.对搭建实验台的测试数据进行分析,得到了在该测试工况下最佳流量约为1.01m3/h,并对比中粗砂与原土的热导率,得出在导热率增大45%时,其单位井深换热量增大了25%,同时经过数据和设备综合考虑分析得出了机组循环液的出口温度不宜太高,在约35.6℃达到实验最佳值的结果.     

三种大管径翅管式换热器传热与阻力特性的试验研究

为考察不同翅片形式以及管排数对空气侧强化传热的影响，分别对9排和12排带平直、开缝、纵向涡3种翅片形式共6个翅片管换热器元件空气侧的传热及阻力性能进行了试验研究，发现开缝翅片管换热器的传热性能高于带纵向涡翅片管换热器和平直翅片管换热器，但阻力相应也增加，带纵向涡发生器的翅片传热性能略低于开缝翅片，但阻力却只比平直翅片稍大，这表明采用这种翅片形式可获得较好的综合性能．不同管排数的同一片型换热器的努塞尔数及阻力因子相差很小，可以认为与管排数无关．在试验的雷诺数范围内针对各个试件整理出了传热和阻力的经验关联式，可为相关的理论研究和工程应用提供参考．     

板式热交换器流动分布的理论分析与实验研究

板式热交换器和相同形状波纹槽道的流阻和传热有较大的差距 ,通过流型观测发现板式热交换器内的流量分配不均匀 ,偏流的存在降低了板式热交换器的传热性能 ,增大了流阻 .在压力降测试的基础上 ,提出了单元流路分析的原理和方法 ,能够定量计算板式热交换器内的流量分布 ,并计算了BR10和BR12两种板式热交换器 .计算表明 ,进出口段的波纹形式能显著地影响板式热交换器内的流量偏差 .误差分析验证了单元流路分析结果的可靠性 .