微通道分离式热管换热特征的模拟研究

为了研究充液率和运行参数对微通道分离式热管性能的影响,建立了微通道分离式热管的稳态换热模型,并验证了模型的准确性,模拟和实验结果最大相对误差为7.9%.基于该模型分析了充液率、风量以及蒸发器和冷凝器之间高度差对制冷剂侧换热系数、空气侧压降、换热量和能效比等参数的影响.计算得出系统最佳充液率范围为80.2%~105.6%,相应的换热量为3.75~3.90kW.制冷剂侧换热系数随着充液率的增加先增大后减小,系统压力随充液率增加而增大;同时当蒸发器侧风量由1 500m~3/h增加至5 000m~3/h时,系统换热量和EER分别增加了100.1%和92.5%;蒸发器和冷凝器高度差为2.4m的分离式热管比高度差为1.2m的分离式热管的平均换热量提高了9.18%.研究结果对微通道分离式热管的节能设计和运行控制有一定的参考价值.     

基站用微通道分离式热管换热性能实验研究

分离式热管空调能够有效降低基站能耗,采用微通道换热器作为其蒸发器和冷凝器可提高其换热性能.为了分析充液率对微通道分离式热管换热量、能效比及制冷剂压力、温度的影响,以及两种风量,不同室外温度下最佳充液率范围和换热量的变化,由焓差实验台模拟基站室内外环境,以R22为工质,对该系统进行测试.结果表明:标准工况下,系统最大换热量和EER分别为4.0kW和11.8,最佳充液率范围为79.3%~105.8%,系统压力随充液率增加而增大,蒸发器进出口温差随充液率的增加先减小,后略有增大;蒸发器侧的风量由3 000m~3/h减少到1 700m~3/h时,最佳充液率范围不变,最大换热量和EER减少了29%,蒸发器出风温度由23.9℃降低到23.0℃.在不同室外温度下,最佳充液率范围随室外温度降低而变小,室内外温差增加能显著提高该系统的换热性能.研究结果对基站用微通道分离式热管的理论模型建立、节能设计与运行控制有一定参考价值.     

采用R410A的变频房间空调器的理论与实验研究

对采用R410A和直流变频涡旋压缩机的房间空调器的节能特点进行分析。采用分布参数法建立该种空调器的稳态数学模型,运用该模型计算制冷量、功率和能效比随运行频率变化的趋势,并在中南大学空调器性能试验台上测试该空调器的性能。研究结果表明:制冷量、功率和能效比的平均相对误差分别为2.9%,6.2%和3.9%,模型基本可靠;变频空调器在20Hz运行时能效比高达4.3,而在100Hz运行时能效比低于2.5,因此,在选用变频空调器时,应选择制冷量较大的空调器,避免超频运行。     

丙烷R290在家用空调器中替代R22的研究

该文利用新的立方型状态对Ｒ２９０和Ｒ２２的热力学性质进行了计算,在标准空调工况下对它们的理论制冷循环性能进行了对比,并在爱特牌ＫＦ２２ＧＷ分体式房间空调器上进行Ｒ２９０替代Ｒ２２的实验。实验结果表明,在不对空调器作任何改动的情况下,在恰当充液量下,Ｒ２９０的制冷量与Ｒ２２几乎相等,而能效比增加     

采用分布参数模型的CO2微通道蒸发器数值模拟

采用有限元分析方法为跨临界CO2空调系统的微通道蒸发器建立了二维分布参数仿真模型,比较分析了适用于不同制冷剂侧的换热关联式,并为此提出了一种修正的换热关联式,以期为微通道蒸发器模型能够获得很好的预测结果.模型中考虑了干、湿工况以及制冷剂进出集液管产生的压力损失对制冷剂侧换热和流动特性的影响.对比分析得出:微通道蒸发器的制冷量和压降在制冷剂侧仿真、实验的相对误差分别小于8.2%和10%,表明所建模型可作为CO2微通道蒸发器的优化设计的理论依据.     

R410A充注量对直膨式太阳能热泵热水器性能的影响

基于太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型和系统制冷剂充注量模型,编制了以R410A为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.在集热器出口过热度维持不变的条件下,计算了不同充注量下系统热性能参数,分析了充注量变化对系统热性能的影响特性.结果表明：随着制冷剂充注量的不断增加,蒸发压力和加热时间逐渐减小,压缩机瞬时功率和集热器集热效率逐渐增大;而且,制冷剂充注量的变化对冷凝压力和系统性能系数(COP)的影响很小.     

基于新流动沸腾传热关联式的微通道平行流蒸发器数值模型

提出了一种基于新流动沸腾传热关联式的微通道平行流蒸发器数值模型,并与文献中的实验数据进行对比,以验证微通道平行流蒸发器数值模型的正确性.其中,在制冷剂流量为34.6~245.6kg/h,蒸发压力为200~500kPa的条件下,分析了4种流动沸腾传热关联式对所提出的数值模型的影响.结果表明,在所采用的99%的实验数据下,新流动沸腾传热关联式的预测误差在±30%范围内.与此同时,采用所提出的微通道平行流蒸发器数值模型预测微通道平行流蒸发器的制冷量、制冷剂过热度、空气侧和制冷剂侧压降所产生的平均绝对误差分别为1.5%、18.8%、14.2%和19.8%.     

冷剂自然循环空调机的特性与应用

介绍了机组的工作原理、结构特点和自然循环特性的试验研究结果,并对试验用空调机进行了稳态模拟计算、计算和实验结果表明,自然循环的制冷量受室内、外温差和系统的冷剂充灌量的影响．制冷量随室外气温的降低而增加,当蒸发器的出口处制冷剂恰好变为饱和蒸汽时,此时的冷剂充灌量使得机组制冷量可达到最大值。     

高能效比家用空调器制冷剂超量充注的影响分析

目前,空调设计人员提高家用空调效能比的惯用方法就是采用大换热面的换热器,因此,往往会造成制冷剂超量充注的问题,而制冷剂的超量充注又会给空调器带来损害。本文分析了制冷剂充注超量给空调压缩机和空调器的影响,并且论述了判别制冷剂充注量是否超标的方法。     

变工况条件下的纯电动车热泵系统火用性能分析

基于台架试验数据和热力学第1、2定律,通过改变制冷剂R134a的充注量、室外环境温度和压缩机转速等工况条件,推导出纯电动车热泵系统的性能系数(COP)及其火用损失和火用效率的计算公式,并分析了系统的性能.结果表明:制冷剂R134a的最佳充注量为400g,纯电动车热泵系统总的火用损失为0.61~1.28kW;冷凝器和蒸发器的火用效率较低,分别为37.9%~53.1%、34.2%~61.8%.     

充注量对小型热泵热水器性能影响的实验及分析

为了研究制冷剂充注量对小型空气源热泵热水器性能的影响,进行了不同充注量实验.根据实验数据分析了充注量的变化对加热时间、系统运行最大功率以及对蒸发压力、冷凝压力和系统性能系数(COP)等的影响.同时结合热力膨胀阀与蒸发器特性,分析充注量对系统稳定性的影响,提出了一个判断系统最佳充注量依据.比较了充注量变化对系统性能参数影响的敏感程度.研究结果可为小型热泵热水器的优化运行提供指导.     

润滑油的混入对翅片管式空调蒸发器性能影响

运用含油制冷剂翅片管换热器分布参数仿真模型,定量分析了润滑油的混入对蒸发器性能产生的影响.结果表明,蒸发器性能受润滑油的影响较大,对压降的影响较换热更为显著.当润滑油循环量为3%和5%时,蒸发器制冷量的衰减约为5%和10%.除换热因素外,蒸发器出口润滑油中制冷剂残留也是导致换热器性能衰减的重要因素.     

基于运行时间的变频型房间空调器季节能效比和潜力温度分析

计算了3台变频型房间空调器基于北京、上海、广州3种运行时间的季节能效比（SEER）；采用运行时间频数（RTF）表征空调器运行时间在温度区间上的分布规律；绘制了3台空调器基于3种运行时间的制冷量和耗电量分布图.结果表明：RTF最大值对应的温度越小，SEER越大；RTF在低温段累计速度越快，SEER越大；空调器制冷量和耗电量在温度区间上的分布规律由运行时间决定；基于运行时间的制冷量和耗电量分布图能够直观反映当地的潜力温度，可为空调器性能的优化和选型提供参考依据.     

制冷循环性能测试装置制冷剂R22替代研究

对工程热力学实验之制冷循环性能测试装置的R22制冷剂替代进行理论热力循环计算与物性分析,确定R290作为直接充灌绿色环保制冷剂替代候选,未更换其它部件并进行试验,研究表明:R290替代R22后,制冷剂充注量约为59.3%,降低了R290泄露爆燃危险;单位质量压缩耗功、单位质量制冷量及COP均提高,但由于制冷剂质量流量下降,故R290时压缩机耗功较小,而制冷量及COP较大;有回热制冷循环比无回热时压缩机耗功、制冷量及COP均提高,而制冷量及COP提高更多,因此回热有利。通过大学生创新实践,丰富了实验装置的功能、提高了学生对制冷系统的理解和操作能力,及对环保、节能和创新的意识。     

全铝无接触热阻空调换热器的优化设计及试验

设计了一种新型全铝无接触热阻换热器.该换热器采用了一体化成型技术,从而彻底消除了波纹翅片与方形冷媒通道管之间的间隙和接触热阻.建立了新型换热器波纹翅片的数值模型,利用有限元分析软件Fluent对其在蒸发器和冷凝器工况条件下的传热性能进行了模拟计算,为后续设计和生产试验样件提供了理论依据.搭建了标准的风洞实验台,利用空气焓值法对使用新型换热器和管片式换热器的家用空调机进行了对比试验,试验结果显示使用安装有全铝换热器的空调机在高低风量的工况下制冷量和能效比均有较大幅度的提高,提高幅度在10%以上.     

紧凑型脉动热管大功率LED的冷却试验

为实现大功率LED装置的高效热管理,制作了带平板蒸发器的紧凑型脉动热管,热管蒸发器内部进行烧结铜粉处理.以乙醇为工质,体积充液率为30%～50%,试验研究了改变热管倾角和充液率情况下对LED背板温度和照度的影响.结果表明:带平板蒸发器的紧凑型脉动热管在充液率为30%时,表现出最佳启动性能,其启动耗时随着加热功率的增大而缩短;低充液率时,热管倾角对LED背温影响较小,呈现出较好的均温性能;当充液率增大至50%时,倾角对热管运行和性能影响逐渐增大; LED背温和照度呈现负相关,低充液率下脉动热管可以有效降低大功率LED的工作温度并提高其高发光效率.     

变制冷剂流量制冷循环性能与气液两相流流型的研究

实验应用流动显示方法,发现变制冷剂流量制冷循环的蒸发器入口(也是膨胀阀出口)的制冷剂流动存在两类不同的气液两相流流型--液气分相流和泡气分相流,并且存在流型转变的过渡区域.在不同的气液两相流流型时,变制冷剂流量制冷循环的制冷量、过热度、排气温度等性能截然不同,在流型转变的过渡区域,制冷循环处于波动之中.     

新型环保制冷剂系统性能研究

为得到制冷系统不同参数以及回热器对新型环保制冷剂R1234yf,R1234ze,R152a,R448A,R290,R600a系统性能的影响,基于VapCyc建立有/无回热器两套仿真模型,并且通过试验验证了模型的正确性.仿真得到了分别选用上述6种制冷剂时,系统制冷量及制冷系数COP随过热度、环境温度、压缩机转速、冷凝器侧风量、蒸发器侧风量的变化规律.结果表明:制冷量随过热度、外界环境温度的升高而减小,随压缩机转速、冷凝器侧风量、蒸发器侧风量的增大而变大;COP随过热度、外界环境温度、冷凝器侧风量的增大而降低;随压缩机转速、蒸发器侧风量的增大而升高;相同工况下,制冷量的大小顺序为R448A, R290, R152a,R1234yf, R1234ze,R600a,COP大小顺序为R600a,R1234ze, R152a,R1234yf,R290, R448A;对于上述6种制冷剂系统,增加回热器对系统性能均是有益的,且系统制冷量及COP平均提高了10%,6%左右,并且对R600a系统性能提高最为有利.     

基于随机森林算法的制冷剂充注量故障诊断

制冷剂充注量异常是一种高风险故障,直接影响制冷系统的性能,且其表征参数诸多,难以有效、快速、准确地在线识别。针对上述问题,文中提出了一种基于随机森林(RF)算法的制冷剂充注量故障监测与诊断方法。使用ASHRAE 1999年提供的制冷主机故障数据库,对制冷剂充注量相关的直接测量特征数据进行分析,在保持各特征变量物理意义的前提下,利用随机森林算法研究各故障特征量的贡献率,并在不同样本规模和故障特征量维度的条件下,比较了基于RF、基于支持向量机(SVM)、基于决策树(DT)算法的制冷剂充注量故障诊断效果。结果表明:RF算法具有比较好的识别效率以及较高的分类准确率,平均诊断准确率分别比DT算法、SVM算法提高约3. 3%和2. 9%。此外,文中还分析了充注量异常诊断贡献率较高的前3个故障特征量,为保证制冷系统运行性能与安全运行提供了理论依据。     

汽车空调系统蒸发器总成流场的CFD研究

本文应用FLUENT软件对一种典型的汽车空调系统蒸发器总成的流场进行了CFD数值仿真分析.通过分析,发现了原蒸发器制冷剂流道结构的设计缺陷,提出了改进蒸发器芯体制冷剂流道结构,从而提高系统制冷量的方法.与实验结果相比,CFD分析的蒸发器出口平均温度的误差为7.5%,蒸发器总成进出口压降的误差为3.5%,表明该CFD模型可完全用于工程实际。进一步的实验表明,根据CFD分析结果改进蒸发器结构后的空调系统制冷量提高了8%.