非共沸混合工质热泵节能特性的试验研究

本文对非共沸混合工质(以下简称NARB工质)热泵节能特性进行了试验研究,分析了温度、压力和充注浓度对热泵的性能系数、容量控制和热负荷等特性的影响。实验表明:混合工质比纯工质具有明显节能效果,这种效果随着混合工质中低沸点工质浓度的增加而加强,但受实际装置所限,存在着一个最佳浓度和压力选择问题。本文还对三元混合工质进行了实验研究,并与二元工质进行了对比分析。     

非共沸混合工质R22／R152a水平单管外凝结换热的实验研究

在系统温度为３０℃时，对纯工质Ｒ１２、Ｒ１５２ａ及五种Ｒ２２组分浓度配比下Ｒ２２／Ｒ１５２ａ非共沸混合工质，在水平单管外凝结换热特性进行实验研究。实验结果表明：（１）在五种Ｒ２２组分浓度配比下Ｒ２２／Ｒ１５２ａ混合工质的管外凝结换热系数均低于纯质Ｒ１５２ａ，但高于纯质Ｒ１２；（２）对于光管，Ｒ２２／Ｒ１５２ａ管外凝结换热系数是纯质Ｒ１２的１．３４￣１．４３倍。低助管为１．１５￣１．３５倍、双侧强化     

非共沸混合工质热泵系统节能机理研究

从经典热力学的基本理论出发，结合热源的特点，深入研究了制冷工质和热源间的温度匹配性能MPC与传热不可递损失之间的关系，从理论上揭示了热泵系统应用非共沸混合工质的节能本质。     

非共沸制冷剂在工业制冷中的应用分析

非共沸制冷剂在相变过程中存在温度滑移,能够缩小相变过程的传热温差,进而减小换热器的传热不可逆损失,有利于提高制冷循环的效率,非常适合于变温热源的应用。所以非共沸制冷剂在变工况的工业制冷中有较大的应用前景。对于非共沸制冷剂,换热器选型时应注意温度滑移造成的影响,否则可能无法保证正常的换热器余量。对于冷凝器应选择泡点作为计算冷凝温度;蒸发器选型应使用露点温度。     

非共沸混合工质R22／R114热物性的确定

由于目前没有任何非共沸混合工质热物性的实验数据，本文在分析比较了常用的混合物热物性计算关系式，并经与所能得到的（共沸）混合物数据比较的基础上，审慎地确定了一套最佳计算方法，用以确定Ｒ２２／Ｒ１１４的热物性。     

机加工多孔表面非共沸混合工质池沸腾换热

对纯R11、R113及R11/R113非共沸混合工质在平壁面和机加工多孔壁面(MFPS)上的池沸腾换热特性进行了实验研究。结果表明:混合工质沸腾换热系数相对纯工质沸腾换热系数的大小与易挥发分百分比x_1有关。混合工质池沸腾实际换热系数的降低量△h_b与热负荷高低有关。非共沸混合工质在MFPS上的池沸腾换热系数比平壁面提高1.7～2.5倍,与纯工质比较,其强化效果降低,而△h_b增加,它与MFPS无因次参数m值大小有关。提出了混合工质在平壁面上池沸腾换热修正计算式,最大偏差在±8%之内。还首次建立了混合过程熵增△S_(mix)与△h_b之间的定量关系式。并提出了混合工质在MFPS上的池沸腾换热计算式,最大偏差在±15%之内。     

非共沸混合工质喷射器内部流动特性

为了探究混合工质喷射器内部流体的流动特性及传热传质机理,运用气体动力学函数法建立了混合工质喷射器动力学模型。基于所设计的非共沸混合工质(R32/R245fa)喷射器结构尺寸,建立二维稳态轴对称模型,开展了混合工质喷射器特性的数值模拟研究。分析了混合工质喷射器内部流体的速度场、压力场、温度场及浓度场变化规律。研究结果表明:混合工质喷射器内速度场、压力场、温度场及浓度场具有较好的动力学特性,其喷射因数比纯工质(R245fa)喷射器提高了78.95%,为混合工质喷射器优化设计提供了理论依据。     

HFC－32／HFC－134a在毛细管内流动的计算机模拟及分析

对非共沸混合工质ＨＦＣ－３２／ＨＦＣ－１３４ａ在毛细管内的流动状态进行了分析．从毛细管内流体流动的基本方程出发，结合非共沸二元工质的特性，应用混合法则分析了非共沸混合工质的节流过程．建立数学模型并求得在不同压差条件下的毛细管最佳长度．     

非共沸混合工质膜状凝结小温差工况的研究

针对非共沸混合工质大空间膜状凝结小温差工况建立了一种新的解析模型，并以Ｒ２２／Ｒ１４２ｂ水平管外凝结为对象进行分析求解，理论计算重现了实验研究中出现的某些小温差工况下凝结换热恶化异常严重的现象，经过分析提出：“在混合蒸汽沿凝结物面方向的运动可以忽略的场合，非共沸混合工质凝结换热所需的最小温差等于此混合工质在相应组分浓度下的露泡点温差”的观点。     

用HFC 32／HFC 125／HFC 134a替代HCFC 22的理论计算与分析

选用ＣＳＤ状态方程、合适的混合法则及其相互作用系数，对替代ＨＣＦＣ－２２的三元混合工质ＨＦＣ－３２／ＨＦＣ－１２５／ＨＦＣ－１３４ａ进行了热力性质计算误差分析表明计算结果达到一定的精度，在此基础上进行了理论循环计算、分析和比较．所有计算均编制程序在计算机上进行     

微圆管内非共沸混合工质流动沸腾传热强化

分别进行了R32/R134a在水平微圆管、细圆管和小尺寸常规管道内的流动沸腾传热试验.在定义微圆管传热强化系数Ec(相对于细圆管和小尺寸常规管道的传热强化系数分别用Ecm和Ecs表示)的基础上,从不同强化管内流动沸腾传热机理的角度分析了Ecm和Ecs在不同试验工况下的变化规律及其与传热机理的关系.结果表明,试验工况范围内Ecm和Ecs分别在1.01～2.33和1.03～3.54之间变化.绝大部分试验工况下Ecm的值较小且变化很小,Ecs则较大且有明显变化;高热通量和高质量干度下Ecm和Ecs的值都较大.微圆管内流动沸腾传热强化效果与传热机理及其转变区域密切相关,当微圆管内传热开始出现恶化和较高热通量下微圆管内核态沸腾传热占绝对主导地位时,微圆管传热强化效果明显.     

非共沸混合工质通过毛细管时亚稳态流特性的试验研究

本文报导了对非共沸混合制冷剂Ｒ２２／Ｒ１４２ｂ在毛细管内流动过程中亚稳态流特性的试验研究．试验测取了在不同的流动工况和不同的工质混合比下的温度和压力沿毛细管长度的分布，通过工质混合法则求取了各测点的热物性参数，再由图示法确定亚稳态流的定量规律．试验结果表明，在采用非共沸混合工质时，毛细管内仍然存在着亚稳态流现象，同时，指出了对非共沸混合工质在毛细管内汽化过程中的亚稳态流现象进行理论分析的必要性．     

非共沸混合工质水平管内环状流型下强制对流蒸发传热的分析模型

分析了非共沸混合工质水平管内环状流型下强制对流蒸发的局部换热系数的计算方法，推导出局部换热系数的计算公式，并分析了影响非共沸混合工质蒸发换热的主要因素．利用本文公式得出的预测值与实验数据比较，取得了一致的结果     

采用二元非共沸工质的有机朗肯循环热力学分析

建立了亚临界混合工质有机朗肯循环热力学模型,基于沸点差法提出了混合工质筛选方案,以净输出功为目标函数优化了蒸发参数和质量配比,针对不同热源温度筛选出了最佳混合工质;比较分析了最佳混合工质和最佳纯工质的系统性能参数、损分布.结果表明,各热源温度下最佳混合工质的净输出功均超过了同热源温度下的最佳纯工质,增长幅度为0.13%~5.04%.较小的汽化潜热和接近冷却水温升的冷凝温度滑移是混合工质净输出功大于纯工质的主要原因;混合工质的膨胀机进口处压力、温度均低于纯工质,最大降低幅度分别达到了27.08%和9.93%;混合工质的膨胀机损和冷凝器损均小于纯工质,总损也低于纯工质.     

混合工质HFC152a/HCFC22压焓图及饱和性质表

根据现有的ＨＦＣ１５２ａ／ＨＣＦＣ２２的泡、露点实验数据,拟合出适用于计算其热力学性质的Ｐｅｎｇ－Ｒｏｂｉｎｓｏｎ方程的二元交相作用系数,并由此制作了混合工质ＨＦＣ１５２ａ／ＨＣＦＣ２２（质量分数为８５％／１５％）的压焓主饱和性质表,在以温度和压力的基准的饱和性质表中,列出了温度在－８０℃－１００℃,压力在１００ｋＰａ－３ＭＰａ之间,该混合工质的饱和热力性质,图和表所示的热力性质包括温度,压力,比     

替代工质R152a与R22／R152a的溶油性研究

针对替代工质Ｒ１５２ａ和Ｒ２２／Ｒ１５２ａ与冷冻机润滑油的相溶性问题进行了实验研究；建立了一个油与制冷剂的相溶性实验台，并分别对３种成分的Ｒ２２／Ｒ１５２ａ及纯质Ｒ２２和Ｒ１５２ａ与４种不同类型的润滑油进行了实验测试，测试的温度范围为－３５￣８０℃，获得了各制冷剂与各种油的临界溶解温度的图表，并记录了不同温度下的相溶现象，这些结果为进一步开发和选择与Ｒ２２／Ｒ１５２ａ相适应的冷冻润滑油提供了实验依     

非共沸工质R407C蒸发过程的数值分析

本文改进了常热流边界条件下蒸发过程的稳态模型,引入了工质压力降计算和物性参数计算;采用数值计算方法,计算了R407C在蒸发过程中沿程压力、干度、温度分布及与换热流体之间传热温差的沿程分布情况;并将结果与改进前稳态换热模型的结果作比较。     

空调工况下非共沸制冷剂蒸发时的换热特性

为了揭示空调工况下非共沸制冷剂在蒸发器中的换热特性，探明制冷剂和换热流体间温差的沿程变化规律，建立了制冷剂的蒸发换热模型，根据标准的空调工况确定了制冷剂的蒸发物性参数．利用制冷剂状态方程得到蒸发过程中温度与焓的对应关系，计算出制冷剂和换热流体在蒸发过程中的温差．通过归纳沿程位置的温差变化，得到它的变化规律，对大多数非共沸制冷剂，换热温差沿程呈非线性变化，这为合理设计蒸发器提供了一定的理论依据．最后应用上述方法对15种非共沸制冷剂的蒸发特性进行了评价，发现R407C制冷剂换热性能最优．     

中低温热能驱动的非共沸工质有机Rankine循环

有机Rankine循环(organic Rankine cycle, ORC)是目前实现200℃以下中低温热能高效热功转换的主流技术之一。非共沸工质可有效减少换热■损,实现组元性能的优势互补,扩大工质遴选范围,正在成为ORC领域研究应用的新趋势。该文总结了作者团队在非共沸ORC系统优化设计、性能分析等方面的研究进展,并在常规非共沸工质ORC的基础上引入了双压蒸发循环以改善蒸发过程的温度匹配,显著减少换热■损;引入分液冷凝方法提升了非共沸工质的冷凝换热性能,大幅降低系统成本。总体而言,非共沸工质可显著提升ORC系统的热力性能,分液冷凝方法又可有效解决其所需换热面积大、热经济性能差的缺陷;因此,非共沸工质在ORC系统中具有广阔的应用前景。     

HFC-32/HFC-134a和HCFC-22在水平管内的强制对流沸腾换热特性

进行了非共沸混合制冷剂ＨＦＣΑ３２／ＨＦＣΑ１３４ａ和纯制冷剂ＨＣＦＣΑ２２在水平管内的强制对流沸腾换热实验．ＨＦＣΑ３２的质量分数为０．１０、０．２５和０．４０，热流密度为６、１２、１８、２４、３６、４８和６０ｋＷ／ｍ２，质量流量为１０、１５、２２、３０和４６ｇ／ｓ，实验段进口压力保持为０．４ＭＰａ．实验结果表明在质量流量大于２２ｇ／ｓ时，ＨＦＣΑ３２／ＨＦＣΑ１３４ａ的换热系数与ＨＣＦＣΑ２２相当．实验对混合制冷剂的强制对流蒸发换热退化、核态沸腾抑制和环状流周向壁温分布等现象进行了分析．采用Ｊｕｎｇ关系式的预测值与本文实验结果比较，吻合较好