基于新型制冷剂R1234yf的汽车空调制冷系统的性能分析

采用逆卡诺循环对汽车空调新型制冷剂R1234yf替代R134a的制冷系统进行了性能分析,研究表明:R1234yf可以直接替代R134a制冷剂,不需做重新设计及大的调整;在汽车空调常规运行状态下,R1234yf相对R134a制冷系统,具有系统运行压力低、压缩机排气温度低、压缩比小的优点和COP小、压缩机功率大的缺点;在冷凝温度为50℃,蒸发温度在0~18℃,R1234yf相对R134a制冷剂,COP低4.3%~6.9%;压缩机功率P高4.2%~6.4%。     

采用R1234yf制冷剂的汽车超低温强化补气热泵空调性能

本文提出一种基于强化补气(EVI)技术的汽车超低温热泵空调系统,采用新型低全球变暖潜能值(GWP)的R1234yf制冷剂作为运行工质,并与传统制冷剂R134a进行性能对比测试与热泵系统优化.在-20℃超低温环境中,该热泵系统制热量与制热能效比(COP)可达2 kW与2.0以上,相较于传统热泵分别提升了30%与14%,可以满足低温环境下乘员舱的制热需求.采用R1234yf制冷剂的热泵系统的制热性能虽比采用R134a制冷剂的热泵系统略有不足但基本持平,且强化补气的效果优于R134a制冷剂.此外,增大内部冷凝器面积、优化室外换热器与压缩机等部件均可显著提升热泵空调系统的性能与能效.     

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。     

小型制冷机组制冷剂替代研究动态简述

通过对已有R32、R290、HFO-1234yf及其混合物的研究报告进行汇总,分析对于这类制冷剂在HVACR领域的应用前景及需要解决的问题。R32、R290和HFO-1234yf可作为R410A、R22和R134a的替代物,机组测试性能与原有制冷剂系统相当,但有一定的可燃性,需要对其使用进行规范。HFO-1234yf、HFO-1234zeR32混合物属于非共沸制冷剂,存在温度滑移,在HVACR领域的应用处于研究初始阶段。     

基于两相喷射器的压缩/喷射制冷系统性能分析

研究了两相喷射器中流体的流动过程,并应用质量守恒、动量守恒、能量守恒对两相喷射器建立了热力学模型,以R134a/ R1234yf为工质,分析了喷射器结构参数以及工况参数对压缩/喷射制冷系统性能的影响。计算结果表明：喷射器存在最佳喷嘴出口面积和最佳喉部面积比使压缩/喷射制冷系统的性能最佳;性能系数(COP)随蒸发温度升高和冷凝降低而升高,而性能系数提高率(COPi)随着蒸发温度降低和冷凝温度升高而升高;相同工况下,以R134a为工质的系统性能系数、制冷量均高于R1234yf;当系统以R1234yf为工质,蒸发温度为5℃,冷凝温度为55℃时,压缩/喷射制冷系统的COP值较传统压缩制冷系统的COP值可提高26%。     

自复叠制冷循环双温冰箱设计的理论研究

为了给冰箱提供不同的闻室温度来满足储存要求,将采用非共沸混合制冷剂的自复叠制冷循环应用于双温冰箱系统,研究了两间室蒸发器出口温度、冷凝器出口温度、冷藏室与冷冻室制冷量比例及冷凝蒸发器高压侧出口过冷度的变化对冰箱系统优化设计的影响.结果表明:系统性能系数随着冷藏室和冷冻室蒸发器出口温度的降低、冷凝器出口温度的升高而减小;提高两间室制冷量的比例可增大性能系数,但压缩机耗功和压力比也同时增大;增大冷凝蒸发器高压端出口侧制冷剂的过冷度可以减小压缩机耗功,提高系统性能系数.研究结果对于自复叠双温冰箱的实际推广提供了参考.     

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。     

两相喷射器的压缩/喷射制冷系统性能分析

研究了两相喷射器中流体的流动过程,并应用质量守恒、动量守恒、能量守恒对两相喷射器建立了热力学模型,以R134a/R1234yf为工质,分析了喷射器结构参数以及工况参数对压缩/喷射制冷系统性能的影响。计算结果表明:喷射器存在最佳喷嘴出口面积和最佳喉部面积比使压缩/喷射制冷系统的性能最佳;性能系数(COP)随蒸发温度升高和冷凝温度降低而升高,而性能系数提高率(COPi)随着蒸发温度降低和冷凝温度升高而升高;相同工况下,以R134a为工质的系统性能系数、制冷量均高于R1234yf;当系统以R1234yf为工质,蒸发温度为5℃,冷凝温度为55℃时,压缩/喷射制冷系统的COP值较传统压缩制冷系统的COP值可提高26%。     

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%.     

船用喷射制冷-转轮除湿空调系统工质选择

为了给船用喷射制冷-转轮除湿空调选择合适的制冷剂,在考虑系统构架和工作条件对系统性能影响的基础上,分析了5种环保制冷工质(R134a,R245fa,R718,R717,R1234yf)的基本物性、引射系数、COP(coefficient of performance)和充注量,并进行了对比。结果认为没有任何一种制冷剂可以在各种场合都具备最佳的性能。但在船用喷射制冷-转轮除湿空调系统具备较高发生温度(≥150℃)和较低冷凝温度(≤40℃)时,R718具有较好的应用潜力;而当发生温度较低(90℃)时,R1234yf是一种较为理想的选择。     

R134a和R407c对热泵空调系统性能的影响

为了比较R134a和R407c两种制冷剂对热泵空调系统性能的影响,对热泵空调系统分别充注以上两种制冷剂,在焓差实验室分别测试它们在蒸发温度(-25~15℃)、冷凝温度(30~70℃)下的排气温度、制冷量、制热量、输入功率和COP。通过试验结果分析得出:蒸发温度对制冷量和制热量的影响大,冷凝温度对压缩机输入功率影响大;空调冬季供热时,R407c的平均COP比R134a高27.6%;空调夏季制冷时,R134a的平均COP比R407c高4.3%。因此,空调系统在低温环境运行时应选择R407c,而空调系统在高温环境运行时则选择R134a。     

冷冻消融预冷系统热力学分析

将单级蒸气压缩式制冷系统作为冷冻消融设备的预冷系统,利用热力学第一定律、第二定律对其建立数学模型,进行能量分析和?分析.研究了R134a,R22,R404a这3种制冷剂在不同蒸发温度和冷凝温度下循环性能系数、总损失、总效率的变化,以及系统中各部件的?损失、?损失占比和?效率.结果表明,在所选工况范围内,R22的性能系数、总?损失、总?效率均优于R134a和R404a,但与R134a相比无显著差异.计算结果表明,系统中压缩机、冷凝器、毛细管是循环总?损失的主要来源,而回热器及蒸发器的损失较少,分析了其原因,并提出了改进建议.     

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.     

两相喷射器增压的二级压缩制冷系统性能分析

建立一维等面积两相喷射器热力学模型,改进传统的二级压缩系统,提出一种喷射器增压的二级压缩制冷系统.以R1234yf为制冷剂,采用能量分析模型,研究不同设计工况下喷射器的性能.结果表明:当蒸发温度升高时,系统的性能系数(COP)和喷射系数增大,喷射器升压比减小;当冷凝温度升高时,COP和喷射系数减小,喷射器升压比增大;当蒸发温度为0 ℃,冷凝温度为50 ℃时,COP随着中间温度的升高先增大后减小,且存在一个最优中间温度,系统性能提高率可达10%以上.     

余热回收的污水源热泵系统

城市污水具有流量和平均温差波动不大特点。冬季污水管道内平均温度高于外界环境温度,夏季污水管道内平均温度低于外界环境温度。基于上述特点,设计了用于污水余热回收的热泵-污水耦合系统。考虑到臭氧层破坏 ODP和温室效应GWP,分别开发了带节流阀和带膨胀机的环保制冷剂 R744、R134a 和 R1234yf的污水源热泵系统平台并进行了性能分析。为实现中低温余热回收进而提高热泵性能提供资料。     

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.     

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。     

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%.     

一种高温热泵制冷剂的理论和实验研究

提出一种ODP为0的高温非共沸制冷剂BY4,通过与其他4种纯制冷剂的理论循环计算对比,得出BY4在冷凝温度区间(90~110,℃)的COP、单位容积功、冷凝压力方面性能优越,且热物理性质良好;同时设计了以BY4为工质的高温热泵机组,在经过改造的热泵检测系统上进行了蒸发器进水温度在40~60,℃的实验工况测试.实验结果表明:冷凝器侧最高出水温度能达到110,℃,此时排气温度和冷凝压力适中;当冷凝器侧出水温度和蒸发器侧进水温度差小于35,℃时,COP总是大于3.5.     

应用R236fa作为制冷剂的喷射制冷系统性能分析

分析了R236fa工作介质的特点,研究了其作为喷射制冷系统制冷剂的适用性.通过对系统的热力学分析计算,比较R141b、R123、R134a和R236fa作为喷射制冷系统制冷剂的工作特性,得出了R236fa作为喷射制冷系统工作介质的优点和特点.给出了以R236fa作为制冷剂的喷射制冷系统在不同工作条件下的运行性能.重点分析了以R236fa作为工作介质的喷射制冷系统的泵功率、COP和喷射器关键几何尺寸.当系统制冷量为1 000kW时,最大泵功率仅为58kW,混合室直径仅为152 mm,COP最大可达到0.35.研究结果表明,以R236fa作为制冷剂的喷射制冷系统具有更好的经济性,并且在大型化制冷系统的设计、加工和制造中具有明显的优势.