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.     

直膨式太阳能热泵热水器不同工质的性能分析

为了研究直膨式太阳能热泵热水器,分别采用R22、R410A和R290作为工质的性能,建立了太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和膨胀阀的集中参数模型以及系统工质充注量模型,编制了直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.比较发现,理论模型计算值与文献实验结果吻合较好.在不同环境参数和运行参数的工况下,对采用3种热泵工质的系统性能系数、集热器的集热效率和系统制热功率进行对比分析.结果表明:R290系统的性能系数明显高于R22和R410A系统,R410A系统的集热效率和制热功率略高于R22和R290系统;环境参数对R290系统的影响程度大于R22和R410A系统;压缩机转速的变化对R410A系统影响显著,而水箱水温的变化对R290系统影响较明显;R290和R410A系统的最佳工质充注量分别约为R22系统的46%和95%.     

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．     

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．     

闭式江水源热泵系统水流量最优值的计算方法

闭式换热盘管内的水流量变化影响水源热泵系统的整体性能.建立了水源热泵系统能耗数学模型和最佳水流量计算方法,通过水源热泵系统性能的理论计算,得到热泵系统整体性能系数与冷却水温度及冷却水设计流量百分数的拟合关系式;理论关系式表明,在定机组进水温度工况下,系统COP值在某一循环水设计流量百分数下取得最优值.在长江重庆段建立了闭式江水源热泵试验台,进行了变流量的冬夏季工况实验,实验结果与理论计算结果趋势一致.该计算方法可以为闭式水源热泵系统性能的进一步研究提供参考.     

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．     

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.     

中高温热泵热水器新工质TJR01循环性能分析

为了研究新工质TJR01的性能,对TJR01和R22两种工质的基本物性进行了分析,并把充灌TJR01的热泵热水器机组放在房间热平衡室内进行实验.通过改变室外环境温度、进水温度和出水温度来研究TJR01在空气源热泵热水器上的循环性能和排气压力.结果表明,TJR01可灌注式替代R22;当环境温度为(21.8±0.3)℃、进水温度为(14.2±0.4)℃,排气压力在R22压缩机的正常工作压力范围内时,灌注TJR01的热泵热水器可产生60℃的热水,且其循环性能大于3.2.     

自然工质CO2在风冷热泵复合冷凝系统中换热特性的时间序列分析

为研究自然工质CO₂在风冷热泵复合冷凝系统中的热力学特性,引入有限时间热力学与分析方法,采用MATLAB/SIMULINK进行仿真,建立了自然工质CO₂在风冷热泵复合冷凝系统的时间序列模型,模拟和测试了自然工质CO₂在风冷热泵复合冷凝系统中的热力学特性,并与自然工质CO₂单制冷系统及原风冷热泵复合冷凝系统的性能做了对比。结果表明:制热水模式下,两个风冷热泵复合冷凝系统的效率都随用户要求的卫生热水水温温度升高而降低;达到用户需要水温53 ℃时,自然工质CO₂风冷热泵复合冷凝系统卫生热水机组运行约需18 min,而R22风冷热泵复合冷凝系统约为30 min。复合冷凝模式下自然工质CO₂风冷热泵系统的COP(coefficient of performance)为4.7左右,比R22风冷热泵系统略高。     

喷射式热泵的设计计算与性能分析

针对蒸汽热泵工质的特点,从气体动力学原理,将热泵的工质与性能参数用气体动力函数来表示,对具有吸入室,混合室和扩散室热泵的整体性能进行分析,提出了喷射式热泵性能分析计算方法,并编制了相应的计算机软件,应用结构优化思想,提出了喷射式热泵结构设计方法,对热泵的结构参数按最佳喷射系数,最佳压缩比和最佳温升比进行优化计算,建立了完整的喷射式热泵性能分析和结构设计理论、实用方法。     

R410A替代R22空调蒸发器的换热性能

作为R22的理想替代物,R410A在空调中的性能研究越来越受到重视,本文主要研究了不同管径尺寸下R410A的特性,分析了蒸发器传热系数与制冷剂流量、风量的关系,并和R22做了比较.研究表明,如果对蒸发器进行优化设计,R410A的性能可以达到与R22近似的性能.     

新工质R134a在水平强化管外的池沸腾换热

对新型替代工质Ｒ１３４ａ在水平强化管外的核态池沸腾换热进行了实验研究．查明了热流密度、蒸发压力和沸腾换热系数的关系,拟合了适合于本强化管的沸腾换热系数计算式．并对Ｒ２２和Ｒ１３４ａ在强化管外池沸腾换热的特性进行了对比．     

热泵型空调机组室外机制冷剂侧换热与流动

针对热泵型空调机组室外机换热面积通常大于室内机换热面积的特点,对室外机换热面积变化对其换热量及机组性能系数的影响进行了研究。分别在制冷和制热工况下测试了室外机沿制冷剂管路管壁温度。在此基础上,建立了室外机传热和制冷剂流动计算模型,并对以R22为工质的一机组进行了实例计算。结果表明：制冷剂在冷凝器和蒸发器内的相变过程均为非定温过程,但温度变化较小,且供热时作为蒸发器的室外机的压降大于制冷时作为冷凝器的室外机的压降。当室外机换热面积远大于室内机换热面积时,室外机换热量和机组性能系数均随换热面积的减小而减小,但减小的幅度远较换热面积减少的比例小得多。且在制热工况下的影响远小于制冷工况。     

全封闭涡旋压缩机动态数学模型

应用制冷系统热动力学方法详细分析了全封闭式涡旋压缩机压缩腔的能量传递机制 ,同时对作为热容环节的壳体的温度分布以及它与制冷剂、周围环境的热传递做了分析 .进而建立起用于制冷系统仿真研究及优化设计的以 R2 2为制冷剂的全封闭涡旋压缩机动态数学模型 ,同时也适用于以 R134a和 R6 0 0 a等新替代工质作为制冷剂的制冷系统     

换热器螺旋管冷凝换热的数值模拟与实验研究

为了研究换热器螺旋管的冷凝传热性能,对R22制冷剂使用VOF模型在螺旋直径为300mm、螺距为19.52mm、管道直径为9.52mm的换热器螺旋管进行了数值模拟,分析了换热器螺旋管的流场分布特性,研究了流体流速和饱和温度对螺旋管内换热性能的影响。通过实验研究了不同参数对螺旋管内换热性能的影响,对数值模拟的准确性进行验证。实验结果表明,在不同流体流速时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%-11%,在不同饱和温度时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%-8%,说明数值模拟方法和结果是合理的。该研究为螺旋管换热器的设计优化以及空调热水器一体机的节能损耗给予了一些参考。     

中高温除湿干燥机的不同工质特性分析

除湿干燥机的工质对机组的性能与联合干燥的温度都有较大的影响,是研发高性能热泵除湿机的重要课题之一。对R22,R134a,R142b和新型环保中高温工质HTR01从基本物性、安全性、环保性和循环特性等方面进行了分析和计算。结果表明,HTR01在直接充灌R22压缩机时既能满足与常规蒸汽联合干燥的要求,又能保证机组高效稳定运行。     

含油金刚石纳米制冷剂的核态池沸腾换热特性

研究了含油金刚石纳米制冷剂（即由制冷剂R113、润滑油VG68和金刚石纳米颗粒组成的纳米流体）的核态池沸腾换热特性,分析了金刚石纳米颗粒对含油制冷剂核态池沸腾换热的影响.实验中饱和压力为101.3 kPa;热流密度为10~80 kW/m2;纳米油(纳米颗粒和润滑油的混合物)的质量分数为0~5%;在纳米油中金刚石纳米颗粒的质量分数为0~15%.实验结果表明：金刚石纳米颗粒增强了含油制冷剂的池沸腾换热,在测试工况下换热系数最大可增加63.4%,并且增加幅度随纳米油中纳米颗粒质量分数的增加而增加,随纳米油质量分数的降低而增加.开发了含油纳米制冷剂池沸腾换热关联式,关联式预测值与94%的实验数据偏差在±20%以内.     

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.     

非均匀风速下翅片管换热器冷剂流路稳健设计

非均匀风速分布对翅片管换热器的性能影响显著.采用EVAP-COND软件,针对R22和R410A两种制冷剂,在空气进口状态、流量、换热器的几何结构尺寸相同的情况下,研究了4种典型的不均匀风速分布形式及风速不均匀度对热泵空调中冷凝和蒸发两用换热器性能的影响,并对比了三种不同流路布置的换热器性能,结果表明:蒸发器性能受不均匀风速分布的影响比冷凝器更显著,且风速不均匀度越大,换热器的性能越差;通过优化换热器的流路布置可以明显提高换热器的性能.提出一种全交错型流路设计,显著降低了风速分布变化对换热器性能的影响.