几种中高温热泵混合工质的理论研究

在冷凝温度80～120℃的温度区间内,采用CSD状态方程,对4种混合工质BH01-04进行理论循环性能研究,并与R114进行对比。研究表明,BH01-04这4种工质的COP和单位容积制热量均高于R114,压比和压缩机排气排温高于R114,综合性能优于R114。4种工质中,BH01性能最好,只是压缩机排气温度稍高;BH03的性能与R114较为接近。     

补气技术应用于高温热泵的实验研究

为了提高高温热泵运行经济性及稳定性,优化高温系统流程,通过在热泵系统中设置换热器型经济器,实验验证双螺杆压缩机补气技术在高温热泵中应用的可行性。实验研究表明:将补气技术应用于高温热泵是可行的,冷凝器出口水温在88℃下通过经济器补气可有效增加高温热泵的制热量,当相对补气量由9.88%增加至22.61%时,系统总制热量增加9.28kW,改善了其制热性能;在压缩机补气孔口已定条件下,存在最优补气压力,使该系统制热能效比最大;经济器的设置同时为冷凝器出口制冷剂提供较大的过冷度,保证了系统节流机构的安全运行。     

大型高温出水热泵机组的实验研究

我国现有的大型热泵机组,出水温度大多在55℃以下.设计一款既能提供65℃高出水温度,又能够稳定提供5 500kW制热量的大型热泵机组.通过实验验证,该热泵机组在提供65℃出水温度的情况下,能够稳定提供5 500kW的制热量,可有效用于使用散热器的既有建筑热源替换.在设计工况下,环境温度在-15~5℃之间变化时,热泵满负荷时COP能够达到2.35,具有较大的能效比.随着蒸发温度的升高,热泵COP还会继续提高.实验还表明,热水流量对COP也有较大影响,当达到设计流量950t/h时,热泵COP最大.     

一种新型余热回收高温热泵机组的性能研究

对一种新型的余热回收高温热泵机组进行了性能实验研究.机组主要由1台双螺杆制冷压缩机、1台冷凝器和蒸发器以及1个油冷却器组成.重点研究了喷油温度对高温热泵机组性能的影响,并拟合了排气温度随喷油温度变化的线性关系式.实验结果表明,这种新型的高温热泵机组能够达到稳定的出水温度85℃,可以在较宽的高温工况范围内运行,性能系数较高.研究表明,喷油温度和喷油量的选取是改进高温热泵机组性能的主要方法;在冷凝温度高于70℃运行时,最佳的油冷却温度应控制在45～65℃之间,机组能效比最大可提高6.3%.     

几种中高温热泵工质的理论循环性能

寻求环境特性和循环性能俱优的中高温热泵工质，是当前中高温热泵技术研究中的关键问题之一．考虑到纯物质数量和性质的限制，以性能相对优良的新物质为组元，根据组元性能优势互补的原则．结合理论循环性能分析评价，进行了混合工质的研究，提出了一种臭氧破坏势ODP为0，温室效应势GWP较低的非共沸混合工质M1．在冷凝温度为70～100℃的热泵循环工况范围，M1的压力水平适中，有5～8℃的相变温度滑移：与传统工质CFC114和新物质HFC143、CF3I相比，M1的单位容积制热量大于CFC114、HFC143的单位容积制热量，性能系数高于CFC114、CF3I的，M1具有作为中高温热泵工质的潜力．     

一种新型变浓度热泵系统的实验研究

为了解决空气源热泵系统冬季制热量不足的问题，提出了一种新型变浓度容量调节热泵系统，使用环保型工质R32／R134a进行了固定工况下变浓度稳态实验和变工况下定浓度和变浓度稳态性能对比实验．实验结果表明：固定工况下系统的制热量、压缩机耗功量和性能系数均随着低沸点质量分数的增加而增加；变工况下的变浓度运行比定浓度运行能更好地抑制制热量的下降，当蒸发器进口温度为-14℃时可使系统的性能系数提高5％，表现出相对于常规系统更节能的优势．实验结果验证了提出的实验装置具有调节系统循环工质浓度和随负荷变化调节系统容量的调节特性．     

基于制冷剂泄出的双温热泵特性研究

为满足生产生活中双温供暖供热的需求,提出了一种基于制冷剂泄出的双温热泵系统。建立基于制冷剂泄出的涡旋压缩机数理模型和系统模型并进行数值模拟验证,计算分析系统在不同泄出口位置、泄出口大小、蒸发温度、高温冷凝温度、中温冷凝温度下系统各项性能参数的变化趋势,并与传统双温热泵系统进行对比分析。结果表明,压缩机中间泄出口打开越早压缩机耗功越少、泄出口越大系统节能效果越明显,较传统双温热泵系统制热性能系数在不同工况下都有显著提高,最高可提升16%。所提模型为制冷剂泄出式双温热泵、补气增焓热泵系统的理论分析提供了更有效方法,为涡旋压缩机性能优化和双温热泵系统的研究、设计及系统性能的提升提供了理论参考。     

中高温热泵热水装置的研制与实验研究

基于生产过程中对中高温工艺热水的需要和采用常规工质的中低温热泵热水装置的不足,研制了一种采用新工质的中高温热泵热水装置.实验表明,生产温度为60～90,℃的热水时,其工作压力低于1.4,MPa,制热系数大于3.4.其采用常规部件构建工业化装置,为干燥、杀菌、漂烫、清洗、供暖等领域提供了一种较好的热水制取装置.     

一种带中间换热器的双热源高温热泵系统

为了提高工业高温热泵系统的热力性能,实现对工业低温余热的高效综合回收,提出了一种带中间换热器的双热源高温热泵系统。第一级热泵以CO2为工质、以空气为热源,在超临界状态下将冷水加热到中间温度。第二级热泵以R152a(二氟乙烷)作为工质,从工业余热源吸收热量,将用水加热到所需的高温,并且在中间换热器中将CO2加热到过热状态。对该双热源热泵系统进行热力学分析,发现给定R152a在中间换热器温降的情况下,CO2存在最大的过热度,使得整个系统达到最佳运行工况。以回收50℃废水余热为例与单热源热泵进行比较,平均供水量是后者的两倍多,单位质量热水的耗功量减少43.2%,性能系数和火用效率分别平均提高41.9%和23.96%。     

制冷剂中间排出式双温热泵性能研究

为满足双温供热的需要,提出了新型滚动转子压缩机制冷剂中间排出的双温冷凝热泵系统,并建立了系统模型,以R1234yf为制冷剂对系统进行了计算和分析.结果表明：随着相对中间排气量的增大,压缩机功耗下降,制热性能相应上升;随着蒸发温度的升高,压缩机的吸气流量增加,压缩机功耗和制热性能均上升;随着中温冷凝温度的升高,压缩机功耗上升,制热性能下降;随着高温冷凝温度的升高,压缩机功耗和制热性能同样分别呈现上升和下降的趋势.当蒸发温度为5℃,中温冷凝温度为40℃,高温冷凝温度为65℃,相对中间排气量为28%时,双温冷凝热泵系统的制热性能较传统单冷凝热泵系统提升接近11%.     

一种空气源复叠式高温热泵综合实验台的研制

为了适应能源与动力工程专业和建筑环境与能源应用工程专业的学科发展和培养创新型人才的需要,设计开发了一套空气源复叠式高温热泵综合实验平台。该实验平台选用R124和R410A分别作为高温级、低温级热泵制冷剂,实现-20℃的低温环境下稳定制取80℃高温热水。同时,实验台采用先进的热工检测和PLC控制系统,能够实现系统工况参数的自动检测、监控与采集存储。因此,该实验平台达到了开设"综合性、设计性、研究性"为核心内容的"三性"实验的要求,并具有开展一些探索性实验研究的功能。     

一种新型热电热泵热水器的研究

对热电热泵进行了热力分析，并通过改变热媒流量、热媒温差、电流输入等运行参数，对热电热泵进行了实验研究．结果表明：在近室温条件下，热电热泵作局部供热应用时，其供热系数达到1.6以上，比较直接电加热的形式，热电热泵装置不失为一种节能途径．在此基础上，研制了热电热泵快热式热水器，对热水器各部件的匹配进行优化，并对各环节进行了传热强化．该热水器独特的热媒流程一方面回收了排水废热，同时提高了热电热泵性能．对样机进行性能测试表明，样机比普通电热水器节省电耗40％以上．     

几种环保制冷剂爆炸极限实验研究与估算

通过实验研究提供了R125与6种HFC、HC制冷剂混合物的爆炸极限变化曲线图.建立了混合工质爆炸极限与临界抑爆浓度的计算模型;与爆炸极限曲线图相结合,对含有不可燃组元混合工质的爆炸极限进行较为准确的估算.结果可作为评价所研究混合工质的可燃性或指导爆炸极限测试的依据.     

谷物干燥热泵性能的实验研究及理论分析

在已开发的热泵流化床谷物干燥设备研究基础上对其中的热泵进行了实验研究,得出干燥实验系统热泵供风温度以及供热系数的影响因素及其影响规律.通过对实验结果进行细致的理论分析,发现增大蒸发器回路风量与降低冷凝器出口风温可以显著改善热泵性能.依此拟定了热泵改进方案,预测了改进后热泵的性能指标,分析比较了相应干燥系统的经济效益.结果显示,改进后的热泵供热系数可达到3.856,干燥费用进一步降低.     

采用不同工质的中高温热泵理论循环特性

以指定工质侧相变真实平均温度计算方法为基准,考察传统的指定工质侧相变算术平均温度计算方法对循环性能参数以及工质对比评价结果的量化影响,并分析指出传统计算方法的适用条件和范围.采用指定相变真实平均温度的计算方法并结合前期研究中对压缩过程改进的计算方法,在冷凝温度80～140℃的工况范围内指导中高温热泵工质的筛选,筛选出20种臭氧层破坏势(ODP)为0,全球变暖势(GWP)较低的纯质和混合工质,并将筛选出的20种工质与R11和R114进行了对比.结果表明,这20种工质的环境性能和综合循环性能优于R11和R114.     

一种抗疲劳钎杆的理论与实验研究

基于有限寿命设计原理,运用波动力学、冲击钻进动力学,分析了钎杆抗断性能及其疲劳寿命影响因素,提出了具有低应力、高抗断阻力特性的薄壁管式钎杆结构·薄壁管式钎杆,以不增加钎钢消耗量为前提,通过显著增大钎杆外圆直径,达到提高钎杆抗断性能、降低钎杆循环应力水平的目的·同时,结合材料的S-N曲线和钎杆的理论载荷谱,运用电算程序,预估了新型结构钎杆的抗疲劳寿命·工业考核表明,薄壁管式钎杆的疲劳寿命达到1200m,比国产传统钎杆提高近70%·     

二甲醚作为冰箱制冷剂的实验研究

将具有优良环保性能的二甲醚作为制冷剂应用于冰箱,对其制冷性能进行了详细的理论计算和分析,在二甲醚为灌注式的条件下,对冰箱的主要制冷性能进行了实验研究.结果表明:充灌二甲醚的冰箱与采用原制冷剂CFC12的冰箱的各项性能指标接近;实验冰箱二甲醚的最佳充灌量为54g,24h耗电量为1 087kW·h,比采用CFC12节能15.6%;在不改变原冰箱结构的条件下,用二甲醚作为制冷剂是可行的.     

纳米制冷剂冰箱性能的实验研究

R134a/TiO2纳米制冷剂是一种新型的制冷工质。在依据国家标准(GB/T8059.1~3-1995)搭建了新的冰箱实验台的基础上,将不同配比的纳米制冷剂直接充灌到R134a冰箱中,对冰箱的运行可靠性及制冷性能进行了全面的实验研究和分析。实验结果表明:R134a/TiO2纳米制冷剂在冰箱制冷系统中能正常安全运行,其耗电量和冷冻速度均优于纯R134a,其中TiO2纳米颗粒浓度为10 mg/L时性能最佳,可节能7.43%;在不改变冰箱结构的条件下,使用纳米制冷剂作为制冷工质是可行的,并且是一种很有前途的节能手段。     

一种新型热电热泵暖风机的性能研究

提出了一种利用热电热泵制热且可回收余热的浴室用热电热泵暖风机,在热力学基础上,建立了热电热泵暖风机的数学模型,并对暖风机在不同室内温度下的制热性能进行了模拟,分析了工作电压和冷热端热管散热器热阻对暖风机制热性能的影响.模拟结果表明:该暖风机的最佳工作电压为5V;冷热端散热器热阻越小,暖风机制热性能越好;通过回收浴室排风余热,有效减小了热电芯片的冷热端温差,提高了暖风机制热性能;暖风机制热系数最高可达2.9,相比电热转换效率为0.9的传统浴室用电热取暖器,节能效果明显.     

集中供热项目高温水源热泵应用研究

随着国家节能减排工作的不断深入,各地区集中供热改造工程的已经全面开展,促进了相关供热质量和管理水平的大幅度提高,但是集中供热每年会产生大量60℃以上的蒸汽凝结水。因此,如何高效地使用能源、回收余热从而节能降耗,本文提出了迫切需要解决的问题。