R600a/CO2一级分凝和二级分凝自复叠制冷循环的性能研究

基于天然工质应用于自复叠制冷循环的研究，对一级分凝和二级分凝自复叠制冷循环进行了理论分析，讨论了使用天然工质R600a／CO2作为非共沸制冷剂时制冷剂的配比、冷凝温度、蒸发温度和冷凝蒸发器冷凝侧出口过冷度对2种循环系统性能的影响．结果表明：2种循环均存在最佳的制冷剂配比，其中二级分凝循环还存在最佳中间温度；在一定的冷凝温度和蒸发温度下，二级分凝自复叠制冷循环与一级分凝自复叠制冷循环相比，性能系数大，单位质量制冷量大，压力比高；随着冷凝温度和蒸发温度的升高，二级分凝循环的性能系数提高得更多．     

可替代R12的二元混合工质的理论与实验研究

HFCs被认为可以作为CFCs的长期替代工质，但使用HFCs会加剧温室效应，本文通过理论分析认为HFCs的温室效应完全可以通过提高此类工质的能效比来减弱，并筛选出几种有望替代R12的纯质及二元混合工质进行了理论分析和模拟计算，选择R134a和几种不同配比的R32／R134a二元混合工质进行了模拟冷水机组运行工况的制冷循环实验。结果表明一定配比的非共沸二元混合工质R32／R134a可以替代R12应用于冷水机组以及与冷水机组工况相娄似的中小型冷藏库．     

二次冷媒无霜电冰箱的理论分析

为了降低无霜冰箱采用可燃性制冷剂燃烧爆炸的危险性，提出了“二次冷媒无霜电冰箱”．对于该型式的电冰箱，箱内空气只与二次冷媒进行热交换，与可燃性制冷剂不直接接触，因此，大大降低了电冰箱采用可燃性制冷剂燃烧爆炸的危险性．同时，二次冷媒电冰箱可以很容易地采用大滑移温差的非共沸制冷制，大大提高了系统的制冷系数(COP)．对二次冷媒冰箱采用R32／R600a(0．35：0．65)、R22／R123(0．45：0．55)、R32／R600(0．40：0．60)、R170／R600a(0．08：0．92)、R32／R245fa(0．40：0．60)、R290／R123(0．40：0．60)等混合工质(上述混合工质均为质量比)的理论循环计算表明，其COP比传统无霜冰箱采用R134a的COP提高10％以上．     

R290/CO2自然工质低温复叠式制冷循环理论分析

介绍了低温环境下采用自然工质R290和CO2的复叠式制冷循环。分析了R290和CO2的物性特征，通过对R290／CO2复叠式制冷循环的理论分析，在一定的蒸发温度和冷凝蒸发器传热温差下，计算出循环存在最优的低温循环冷凝温度和最优质量流量比；为提高循环效率和保证循环的安全运行。应尽可能地升高蒸发温度、降低冷凝温度和减少冷凝蒸发器的传热温差，可以看出R290／CO2的复叠式制冷循环在低温制冷条件下有很好的发展前景．     

CO2混合物用于复叠制冷系统的性能

为了使R744在复叠式制冷系统中运行的最低温度突破三相点的限制，用R744与自然工质（如R170或R1150）混合组成二元混合物，使其突破R744的三相点温度，完全使用自然工质混合物替代R13，在复叠式制冷系统的低温环路中运行．通过建立固液平衡和气液平衡的模型，得到保证R744在200K不结晶的摩尔分数，并针对固定组分的二元混合物进行循环性能计算．计算结果表明，R744／R170的一种混合物在相同的冷凝和蒸发温度下与R13相比，压缩比相同，压力曲线非常接近，单位容积制冷量、单位质量制冷量和制冷系数相差不大，具有与R13相近的循环性能．质量比为2：8的R744／R170混合物是R13的理想的自然工质替代物．     

以R1234yf为替代工质的喷射制冷循环特性

R134a作为喷射制冷循环的工质可获得较高循环性能,但因其具有较高全球变暖潜能值(global warming potential,GWP),所以将逐步被限制使用或被新型绿色环保制冷剂所替代。本文提出以低GWP值的R1234yf作为喷射制冷循环工质,建立了喷射制冷循环热力学数学模型。分析了以R1234yf、R134a和R600a为工质的喷射制冷循环喷射器的喷射因数、制冷量和性能因数随着蒸发温度、冷凝温度和发生器出口温度的变化关系。研究结果表明:相同的工况下,采用R1234yf为工质喷射制冷循环可获得最高喷射器喷射因数和最大制冷量,但以R1234yf为工质喷射制冷循环所获得性能因数(coefficient of performance,COP)较R134a低7.0%,比R600a高20.2%。综合评价认为:R1234yf为工质的喷射制冷循环性能优于R600a,且与采用R134a为工质的喷射制冷循环性能相当。     

环状流条件下水平蒸发管周向壁温变化特性研究

对纯工质R22和非共沸混合工质R32/R134a(25％／75％)在水平光管和微翅管内的流动沸腾特性进行了实验研究，分析了两种工质在环状流条件下水平管的周向壁温变化特性，为动力工程蒸发换热设备以周向壁温变化来判断两相流流型提供了理论基础。     

三元非共沸混合工质变组成容量控制空调系统可行性分析

采用由R32／R125／R134a组成的三元非共沸混合制冷剂作为循环制冷工质,分析了其分馏特性,并且对变组成理论制冷循环的性能进行了计算,探讨了一种采用三元非共沸混合制冷剂的通过改变组分组成达到容量控制的新型空调系统的可行性。     

混合工质成分对自复叠冷冻干燥装置降温速率的影响

首次对以精馏型自复叠制冷系统为冷源的冷冻干燥装置降温过程进行了准稳态数值模拟,发现在混合工质成分和循环压比给定时,循环单位容积制冷量随压力位变化有峰值存在,具有与纯工质循环不同的特征.通过定成分和变成分下循环制冷量的优化,深入分析了混合工质成分对降温过程中各温度位循环制冷量的影响规律,从而可以为各种不同降温速率要求的冻结工艺设计混合工质的成分,为冻结工艺所要求的降温速率控制提供便利.借助于总单位温降时间和单位温降时间两个新概念,对物品热容量与搁板蒸发器热容量相比很小时的特例进行了深入分析.设计和制作了一台以精馏型自复叠制冷系统为冷源的冷冻干燥装置,实现了-60～-80℃温区的稳定运行,实验结果初步验证了理论分析所得到的结论.     

自复叠热泵冷凝器设计

与传统单级压缩式热泵相比较,非共沸混合工质自复叠热泵具有工作温差大的优点,可以扩大单级热泵的工作温度范围,适合于中国北方比较寒冷地区以及需要高温热泵的情况。以自复叠热泵系统用套管式冷凝器为研究对象,重点研究其冷凝过程特性和结构尺寸。分析了混合制冷工质泡点温度和露点温度以及气液相平衡关系,计算了套管式冷凝器的冷凝负荷。根据混合工质和冷却水的换热系数,对套管式冷凝器进行了结构尺寸确定。     

R1234ze/R32混合工质冷藏集装箱循环性能分析

针对冷藏集装箱制冷机组普通HFCs(氢氟碳化物)存在的不环保、无法直接替代等问题,提出一种新型混合工质DN01(R1234ze/R32的质量比为85:15).建立该工质的热力循环模型,基于Matlab计算平台,调用Refprop物性参数,编制混合工质计算程序,结合国家标准,对新的混合工质进行变工况计算,并与已有的工质R...     

低温热能有机物朗肯循环发电系统的最佳负载特性实验研究

针对低温热能的回收利用,搭建了采用涡旋膨胀机的有机物朗肯循环发电实验系统,以异丁烷为工质,研究了热源温度和负载对小型有机物朗肯循环发电系统性能的影响.结果表明:在不同的热源温度和工质流量条件下,都存在一个最佳负载电阻,使得系统具有最大的发电功率、比发电功率和发电效率;在设计发电系统时,应为涡旋膨胀机匹配合适的永磁发电机和负载电阻,以使系统发挥最优性能;当热源温度不超过120℃时,系统的最大发电功率为1.05kW,最高发电效率为4.51%,膨胀机的最大转速和膨胀比分别可达2 922r/min和3.03.     

R448A和R455A在复叠制冷系统中替代R404A的性能分析

现阶段广泛使用的R404A制冷剂的GWP值（全球变暖潜能值）较高、对环境不友好,为了探究GWP值较低的新型替代制冷剂对制冷系统性能的影响,本文建立了复叠制冷系统的热力学模型,研究了R455A和R448A制冷剂在不同工况下的性能表现,并从低温级蒸发温度、高温级冷凝温度、中间温度,以及高、低温级过冷度等方面与R404A系统进行对比分析。结果表明,在不同工况下,R455A/R23系统的COP（制冷系数）始终最高,R404A/R23系统的COP最小。在相同蒸发温度下,R455A/R23和R448A/R23系统的最佳中间温度低于R404A/R23系统,最佳COP分别比R404A/R23系统高6.77%,5.25%。另外,高温级过冷度增加会使系统COP增大,其中,R404A/R23系统COP的增加幅度最大,R448A/R23系统COP的增加幅度最小,而低温级过冷度的增加则会使系统性能下降。     

跨临界CO2蒸气压缩/喷射制冷循环理论分析

对跨临界CO2蒸气压缩/喷射制冷循环的理论研究,特别是对喷射器工作特性进行数值模拟,有助于改善实验系统的制冷性能。使用动量守恒和能量守恒方程建立了喷射器模型,同时考虑了系统稳态下喷射器出口干度和喷射系数的耦合关系。比较了不同的CO2冷却放热压力、蒸发温度、喷射器喷嘴效率和扩压效率等对理论循环性能的影响。理论分析表明:优化的喷射系数能显著改善制冷循环性能,蒸发温度和CO2冷却放热压力对系统性能的影响比较大,系统性能系数和喷射器喷射系数对喷射器的喷嘴效率和扩压效率的变化不敏感。     

R448A和R455A在复叠制冷系统中替代R404A的性能分析

现阶段广泛使用的R404A制冷剂的GWP值（全球变暖潜能值）较高、对环境不友好,为了探究GWP值较低的新型替代制冷剂对制冷系统性能的影响,本文建立了复叠制冷系统的热力学模型,研究了R455A和R448A制冷剂在不同工况下的性能表现,并从低温级蒸发温度、高温级冷凝温度、中间温度,以及高、低温级过冷度等方面与R404A系统进行对比分析。结果表明,在不同工况下,R455A/R23系统的COP（制冷系数）始终最高,R404A/R23系统的COP最小。在相同蒸发温度下,R455A/R23和R448A/R23系统的最佳中间温度低于R404A/R23系统,最佳COP分别比R404A/R23系统高6.77%,5.25%。另外,高温级过冷度增加会使系统COP增大,其中,R404A/R23系统COP的增加幅度最大,R448A/R23系统COP的增加幅度最小,而低温级过冷度的增加则会使系统性能下降。     

低温级以CO2为工质的复叠式制冷循环热力学分析

传统的复叠式制冷循环通常采用的几种工质破坏臭氧层且温室效应较强，为此，对低温级以CO2为工质的复叠式制冷系统进行热力学理论分析，计算了不同蒸发温度下最佳COP及其对应的低温循环冷凝温度和流量比．通过对几种工质组合(R22-R12，R134a-CO2，NH3-CO2，R290-CO2，CO2-CO2，CO2-CO2加膨胀机)的比较，可发现自然工质的COP与传统工质的相当．综合考虑环境因素及设备的选择，自然工质系统值得推荐．     

低温有机朗肯循环系统参数的理论与实验优化

着眼于低温热能的发电利用,以R245fa为循环工质、系统比净功最大为目标,针对进口温度为90,℃的热水型热源开展有机朗肯循环参数理论优化与系统参数实验优化研究.理论优化得最优蒸发、冷凝温度分别为62,℃和33,℃.ORC系统实验得最优蒸发温度为69,℃,此时系统实验比净功为4.31,kJ/kg;测得实验所用涡旋式膨胀机的最优转速和最优压比分别在800,r/min和1.9左右,在该转速和压比附近,膨胀机的定熵效率取得最大值82.7%.     

中压双效复叠吸收式制冷循环研究

对以氨／水为工质的中压双效复叠吸收式冷循环进行计算分析发现,只有在冷却水温度较低,制冷剂蒸发温度较高的条件下,才能显示其具有较高制冷系统的优点,当冷却水温度较高时,循环冷系数较考虑回收Ⅰ级循环的精馏热,以提高叠循环的制冷系统。