空气源跨临界CO_2热泵系统热气除霜的实验研究

为了解决跨临界CO2热泵系统在低温环境下运行蒸发器的结霜问题,对一种可应用于CO2跨临界循环的热气除霜方法进行了实验研究。在对热气除霜过程中系统循环特性分析的基础上,搭建了空气源跨临界CO2热泵热水器实验台,根据系统各参数点压力和温度变化曲线的实验结果,分析了除霜过程中系统循环的变化规律和蒸发器的除霜特性,发现除霜时热泵系统的流量增大,气体冷却器内的温降减小,故增大气体冷却器出口的CO2气体温度是提高除霜效率的关键。同时,结合实时采集的蒸发器表面霜层变化图像,分析了蒸发器的动态除霜过程,直观观测了热气除霜的除霜效果,整个除霜过程保持了600s,热气除霜的除霜效率为35.6%。根据实验结果可以得出,热气除霜方法是用于空气源跨临界CO2热泵系统除霜切实可行的方法。     

节流机构对风冷热泵冷热水机组逆循环除霜时间的影响

研究了不同节流机构对逆循环除霜时间的影响．用一根外径为22mm的旁通铜管及热力膨胀阀分别作为除霜时的节流机构，在一台名义制热量为55kW的风冷热泵冷热水机组上进行了实验研究．结果表明：旁通铜管系统比热力膨胀阀系统的除霜时间缩短1．5min，其中融霜时间缩短1．3min，排水时间缩短0．2min;在融霜阶段开始的一分多种和整个排水阶段，风冷换热器出口即节流机构进口的制冷剂为过热气体或者两相状态，气相的存在位节流机构的流量增加缓慢；旁通铜管系统比热力膨胀阀系统的流通面积大，所以除霜时间短．     

空气源热泵模糊除霜控制的实验研究

对空气源热泵进行了模糊除霜控制的实验研究。实验结果表明，模糊除霜控制方法，达到了根据需要进行除霜的目的，保证了空气源热泵的供热时间，提高了空气源热泵的效率，在保证热泵机组正常工作的前提下，减少了除霜次数，是解决空气源热泵除霜控制问题的有效方法。     

基于实验参数的空气源热泵除霜滞留表面水蒸发模型

以空气源热泵逆循环热气除霜实验时测得的各时刻室外换热器翅片管表面温度分布参数为基础,建立了室外换热器热气除霜动态模型.通过模型求解可以全面动态观测空气源热泵除霜时室外换热器表面滞留水蒸发质量、蒸发耗热量及翅片管干热换热特性.采用实验参数与计算机模拟相结合的建模方法,不必考虑除霜时翅片管内部的热交换.简化了计算,同时保证了模型的可靠性与精度.     

空气源跨临界CO_2热泵中回热器影响的研究

为了研究回热器对空气源跨临界CO_2热泵系统运行情况的影响,以及回热器是否适用于跨临界CO_2热泵,进行了理论和实验两方面的研究。基于热力学分析方法对不同气体冷却器出口温度、排气压力下回热器效率的影响进行了理论研究,结果表明回热器提升系统性能系数与否取决于气体冷却器出口温度,气冷出口温度较高时,回热器效率增大才能提高性能系数。实验则在跨临界CO_2热泵样机上进行,结果表明:应用回热器可降低系统最优排气压力,降低幅度随环境温度降低以及进出水温度升高而增大;采用回热器可减少最优排压下系统功耗、提高系统性能系数,但对制热量影响趋势不定,在本实验中性能系数最多提升6.65%,功耗最多降低6.22%;虽然回热器的应用能提高系统性能系数,但同时也将导致系统排气温度增大,所以不适宜在低环境温度工况下使用。对理论和实验分析结果的差异进行了讨论,同时建立了最优排压降低值与环境温度、进出水温度之间的实验关联式来数值化地体现回热器对系统排气压力的影响,对回热器在工程中实际应用具有一定的参考意义。     

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.     

空气源热泵相变蓄能除霜特性实验研究

为了解决空气源热泵除霜过程中能量来源不足而导致的各种除霜问题,提出了空气源热泵相变蓄能逆循环除霜方法.对一台额定功率为850 W的家用空气源热泵进行改造,并在人工模拟室内外环境的条件下进行实验.实验结果表明:蓄能除霜可以有效地提高除霜期间压缩机的吸排气压力,缩短除霜时间,减少除霜能耗.相对于常规除霜,在实验条件下,蓄能...     

风冷热泵热水机组除霜过程仿真

在对风冷热泵冷热水机组除霜过程内部状态变化进行定性分析的基础上,建立了机组除霜过程动态仿真的数学模型,采用质量引导法对数学模型进行求解,仿真计算结果与实验值的对比表明：风冷热泵冷热水机组除霜过程的动态仿真反映了机组除霜过程的变化趋势,为利用建立数学模型进行理论分析并与实验相结合的方法深入研究机组的除霜过程,掌握机组除霜过程中各主要部件的性能变化,改进机组除霜性能,提高机组在冬季的工作特性与可靠性打下了基础。     

风冷热泵冷热水机组除霜过程仿真

在对风冷热泵冷热水机组除霜过程内部状态变化进行定性分析的基础上 ,建立了机组除霜过程动态仿真的数学模型 ,采用质量引导法对数学模型进行求解 ,仿真计算结果与实验值的对比表明 :风冷热泵冷热水机组除霜过程的动态仿真反映了机组除霜过程的变化趋势 ,为利用建立数学模型进行理论分析并与实验相结合的方法深入研究机组的除霜过程 ,掌握机组除霜过程中各主要部件的性能变化 ,改进机组除霜性能 ,提高机组在冬季的工作特性与可靠性打下了基础     

基于SOFC/GT和跨临界CO_2动力/制冷循环的冷热电联供系统性能

提出了一种新型的冷热电联供系统,通过跨临界CO_2动力循环回收SOFC/GT系统的排烟余热进行发电,利用跨临界CO_2制冷循环向用户提供冷量和生活热水.建立了该联供系统热力性能的仿真计算模型,对系统进行了能量和■分析,并对该联供系统的一些关键参数进行了敏感性分析.仿真结果表明,在设计条件下,该系统的净发电效率为61.54%,总■效率为62.24%,净发电量、供热量和供冷量分别为246.507、241.501和45.616 kW,■损失较大的部件依次为后燃室、预热器3和SOFC等.在研究的参数范围内,增大跨临界CO_2制冷循环流率或降低空气流率和跨临界CO_2动力循环流率均可提高系统的总能输出量;增大SOFC工作压力或降低空气流率和跨临界CO_2制冷循环流率均可提高联供系统的净发电效率和总■效率.     

复叠式空气源热泵相变蓄能除霜低温适应性实验研究

复叠式空气源热泵的几种常规除霜方式都存在一定的弊端,为此提出了复叠式空气源热泵相变蓄能除霜方法。为研究复叠式空气源热泵相变蓄能除霜的低温适应性,通过改变室外侧环境温度、相对湿度和结霜时间,设计了6种不同室外工况。并通过实验研究6种工况下,系统开启除霜模式时的运行特性。实验结果表明:6种工况下,除霜时间都在520～770 s范围内,且每个工况下机组运行正常,系统除霜性能稳定,同时室内侧平均供热量也达到正常供热的57.4%以上,说明本系统具有良好的低温适应性。     

空气源热泵过冷蓄能除霜特性试验

为了解决空气源热泵除霜过程中能量来源不足而导致的各种除霜问题,提出了空气源热泵过冷蓄能除霜方法.对一台额定输入功率为850 W的家用空气源热泵进行改造,在人工模拟环境条件下,与常规逆循环除霜进行了对比试验.试验结果显示:过冷蓄能除霜条件下,压缩机的吸排气压力分别提高了0.11和0.57MPa,除霜时间和恢复供热时间分别缩短30.8%和25%,除霜过程耗功减少了22.8kJ.因此,过冷蓄能除霜可以有效地提高压缩机吸排气压力,缩短除霜和恢复供热时间,改善除霜时的室内热舒适性,降低除霜过程能耗.     

空气源热泵机组除霜问题分析

阐述了空气源热泵结霜特性及其对热泵性能的影响 ,并对在制热运行时结霜的机理和结霜对传热的影响因素进行分析 ,对空气源热泵机组除霜方法进行了探讨 ,总结了国内现有除霜控制方法及除霜规则 ,提出了除霜问题的研究方向     

显热除霜方式的能量分析与试验研究

针对现有逆向除霜方式的不足,提出了一种新型的除霜方式———显热除霜.分析了显热除霜的机理和作用过程,从霜层角度分析了蒸发器除霜过程中需要的热量组成.对显热除霜方式与逆向除霜方式除霜所需热量进行了理论比较,结果表明显热除霜方式所需的热量较少.从制冷系统角度对2种除霜方式除霜过程的能量进行了分析和试验验证.试验表明:逆向除霜方式因四通阀换向导致制冷系统压力、温度分布被破坏并重新建立而存在大量能量损失,显热除霜方式不存在这问题;在同样条件下显热除霜与逆向除霜相比,除霜时间缩短了26.7%,小时供热率提高2%,系统供热水温度波动在5℃以内.     

风机提前启动对风冷热泵冷热水机组除霜的影响

研究了风机提前启动对逆循环除霜时间的影响.在一台名义制热量为55kW的风冷热泵冷热水机组上,采用风机提前启动和正常启动对该机组的除霜影响进行了对比实验.结果表明:当排水阶段结束时,风机提前启动除霜实验的排气压力为1234.6kPa,比风机正常启动除霜实验的排气压力低772.3kPa;在恢复阶段,由于制冷剂的流量较大而板式换热器的内容积较小,使2个除霜实验的排气压力在短时间内剧烈上升,上升幅度分别为574kPa和488.7kPa;在恢复阶段,风机提前启动除霜实验的排气压力峰值为1808.6kPa,比风机正常启动除霜实验的峰值2495.6kPa降低687kPa,有效避免了因风机正常启动除霜实验的排气压力接近高压保护值(2550kPa)而导致停机的可能.     

空气源跨临界CO_2热泵最优排气压力的理论和实验

为了研究空气源跨临界CO2热泵系统中影响最优排气压力的主要因素,以跨临界CO2热泵机组为平台,在焓差室中进行了制热性能测试。结果表明,系统的蒸发压力和气冷器出口温度随排气压力的上升而下降,过热度随排气压力的上升而上升,制热量与制热能效比随排气压力的上升先上升后下降,且存在一个最优值。综合实验数据可以看出,系统的最优排气压力随着环境温度、进水温度、出水温度的下降而降低。在进水温度(环境水温)没有剧烈变动的条件下,通过数据拟合的方法创新性地提出了以环境温度及出水温度为自变量的预测最优排气压力的实验关联式。实验对比证明,系统运行在预测最优排气压力时,制热能效比与实验最优值的偏差小于1.3%,说明以环境温度及出水温度为自变量的预测最优排气压力的方法是值得同行参考的一种有效方法。     

回热器对电动汽车跨临界CO_2制冷系统影响的实验研究

针对跨临界CO_2汽车空调系统制冷性能较差的问题,分析了回热器大小对系统性能和运行参数的影响,在汽车空调测试环境实验室中搭建了一个可变回热量的跨临界CO_2制冷系统实验台,在35、38和41℃环境温度下,保持压缩机转速为3 500r/min,通过旁通阀调节回热量,测量了不同排气压力下全回风系统的稳态性能,分析了回热量对系统制冷量和能效比的提升作用,以及对压缩机运行参数的影响。结果表明:排气压力为10 MPa时,35、38和41℃下,使用回热器后系统的最大能效比分别提高了14.2%、23.3%和33.2%,制冷量也增加了14.3%～33.3%;使用回热器可以改善换热器压力损失,但同时会引起排气温度升高;相同温度下,系统最大回热度一般随环境温度升高而减小;回热器的使用可以有效提高系统性能,但也会引起压缩机压比增大和排气温度的上升。在跨临界CO_2制冷循环的回热器大小设计时,需要兼顾性能和安全。     

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.     

带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器系统的实验研究

设计了一套带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器系统实验平台,开发了相应的计算机测控系统.进行了改变冷却水体积流量和进口温度对系统性能影响的实验研究,分析了制热系数、制热量、压比、喷射系数、升压比、喷射器效率等参数的变化趋势.实验结果表明:随着冷却水体积流量减小或进口温度增加,喷射系数增加的同时,升压比也增加,而喷射器效率却降低;在测试工况范围内喷射器效率最高达到34%,升压比最高达到1.165;在蒸发温度为-5℃时,制热系数达到3左右.带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器循环的压缩机压比与传统循环相比减少了12%～14%,喷射器的引入有效地提高了跨临界CO_2热泵热水器循环的效率.     

风冷热泵冷热水机组结霜与除霜性能的实验研究

研究了风冷热泵冷热水机组结霜与除霜时的动态性能.在一台制冷量为55 kW的风冷热泵冷热水机组上进行了实验,结果表明:在结霜中期的64 min内,风速分布不均匀造成一些支路出口带有液体,导致热力膨胀阀的控制发生了间歇振荡;在结霜后期的32 min内,风速的不均匀分布与霜层导致传热性能的恶化相结合,使热力膨胀阀发生了持续的振荡;除霜时存在系统参数突然剧烈上升的“临界点”,这是由于风冷换热器管外的换热方式由临界点前霜融化成水的相变换热变成了临界点后空气的自然对流换热;在制热的启动阶段和除霜终止切换为制热循环时,排气压力发生了剧烈的突升,这与制冷剂的流量比较大和板式换热器的内容积比较小有关.