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。     

R134a/R23复叠制冷系统级间容量比的优化分析

为了提高复叠制冷系统的性能以及优化系统设计时各循环压缩机的匹配问题,提出了无量纲参数——级间容量比,即低温循环压缩机进口处的体积流量与高温循环压缩机进口处的体积流量之比。建立了复叠制冷系统的数学模型,分析了级间容量比对中间温度和系统性能系数(COP)的影响,并在蒸发温度为-75~-55℃、冷凝温度为20~50℃及复叠温差为5~13℃的各种工况下,探究了最优级间容量比与工况参数的关系。结果表明:若级间容量比增加,则中间温度增加,COP先增加后缓慢减小,存在使COP最大的最优级间容量比;工况温度对COP的影响大于级间容量比对COP的影响,随冷凝温度上升,最优级间容量增大,蒸发温度上升,最优级间容量比增大;复叠温差增大,最优级间容量比减小;冷凝温度、蒸发温度及复叠温差平均每上升10℃,最优级间容量比变化范围为0.1~0.2。由工况参数和最优级间容量比的计算结果拟合得到了优化关联式,其计算思路和结果分析可为实际设计中各循环压缩机排量的选型匹配提供理论依据。     

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。     

R134a/CO_2复叠式制冷系统模拟研究

文章介绍了R134a/CO2复叠式制冷系统结构、原理,建立了复叠式系统性能计算的数学模型,研究了不同的CO2蒸发温度、R134a冷凝温度及冷凝蒸发器传热温差等循环参数变化对制冷系统性能的影响。分析显示,该复叠式制冷系统的性能系数COP随CO2蒸发温度的升高而增大,随R134a冷凝温度的升高及冷凝蒸发器传热温差增大而减小;结合研发环保型商业冷冻冷藏设备的需求,探寻在设定的应用条件下,制冷系统循环参数的变化关系及最优匹配,研究得到CO2冷凝温度为-3℃,高、低温级质量流量比为2.2,系统性能最优。     

氟系替代工质R407C和R410A与R22在复合冷凝系统中的热力学特性对比研究

目前复合冷凝技术已经形成了行业标准,替代制冷剂在复合冷凝系统中的应用特性研究是一种趋势。有限时间热力学方法和分析方法和SIMULINK软件被引入建立氟系替代制冷剂R407C和R410A在复合冷凝系统的仿真模型,其对象为风冷热泵复合冷凝过程。氟系替代制冷剂R407C和R410A在复合冷凝系统中的热力学特性被模拟,并与原R22系统的性能做了对比。结果表明:R410A复合冷凝系统卫生热水水温上升速度比R22系统快,20 min时上升到约60℃,而R407C复合冷凝系统卫生热水上升速度比R22复合冷凝系统慢,约需50 min水温达到47℃左右。系统效率随用户要求的卫生热水水温温度升高而降低。R410A复合冷凝系统比R22复合冷凝系统略高3%～5%,而R407C复合冷凝系统比R22复合冷凝系统略低。     

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%。     

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%。     

三缸双级变容积比压缩机在空气源热泵系统中的应用

针对低温热泵用压缩机存在的问题,研究分析压缩机容积比对其性能的影响,提出一种新型三缸双级变容积比压缩机,并结合实验对搭配同一末端的传统双级压缩系统与三缸双级变容积比压缩系统的性能进行对比分析.研究结果表明:三缸双级系统可在-30℃环境正常运行,系统的性能系数(COP)为1.52,而传统双级系统在该种情况下无法运行;三缸双级系统的COP在任何环境温度下均比传统双级系统高1.25%～12.41%.当环境温度一定时,随着供水温度的升高,末端散热量增加,外机最大制热量衰减,COP下降;当环境温度分别为7℃和-25℃时,供水温度从40℃升至55℃的过程中,三缸双级系统的COP分别比传统双级系统高1.15%～8.86%和4.32%～7.33%.所有实验工况下,三缸双级系统单位时间耗电量均比传统双级系统低3.78%～16.67%.     

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%.     

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.     

双级压缩空气源热泵热水器系统模拟

为研究双级空气源热泵热水器运行参数对其性能的影响,缩短机组的开发周期,采用稳态仿真的方法对双级压缩热泵系统进行仿真模拟,建立各部件模型,并对中间冷却器建立模型,采用R134 a制冷剂,低压和高压级压缩机为活塞式压缩机,活塞排量分别为32.7和18.3 cm3,蒸发器选择一般的翅片管式换热器.结果表明:系统性能系数(COP)随冷凝压力和中间压力的增大而减小,随蒸发温度增大而增大;系统耗功则随中间压力增大而增大.通过建立试验台,收集试验数据与仿真结果进行比较,仿真结果能良好地反映系统运行中的参数变化,其误差范围在10%以内.     

太阳能喷射增效的中高温空气源热泵系统性能分析

为进一步研究太阳能喷射增效的中高温空气源热泵系统的性能,建立一维喷射热泵系统热力学模型(高温级以R1234yf为制冷剂,低温级以R245fa为制冷剂).采用能量模型和■模型相结合的方法,研究设计工况的变化对系统性能的影响.研究结果表明:当冷凝温度从45℃升高到70℃时,系统机械效率(COP_m)从6.28减小至3.42,以集热量为基准的热效率(COP_s)从0.79增大至1.00,以集热器吸收的有效热量为基准的热效率(COP_h)从1.55增大至1.95,■效率从20.0%增大至31.8%;当蒸发温度从-20℃升高到0℃时, COP_m从4.58增大至5.28,COP_s从0.75增大至1.03,COP_h从1.46增大至2.02,■效率从23.3%增大至28.9%;当中间蒸发温度从5℃升高到25℃时,COP_m从4.33增大至5.14,COP_s从1.05减小至0.84,COP_h从2.00减小至1.75;当中间蒸发温度为13℃时,系统■效率最大值可达25.7%;在冷凝温度和蒸发温度不变条件下,13℃是较为合理的一个中间温度值.     

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。     

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%。     

太阳能喷射-压缩复迭制冷系统的性能分析

以热力学第一定律和热力学第二定律为基础,建立太阳能喷射-压缩复迭制冷系统的分析和能量分析模型,分析发生温度、中间温度、冷凝温度和蒸发温度等运行参数对系统性能的影响,选取对系统最佳的运行参数.结果表明:发生温度升高,性能系数(COP)小幅度下降,效率先增加后趋于平缓;中间温度升高,COP随之减小,而效率随之增加;冷凝温度上升,导致COP和效率随之降低;蒸发温度上升,导致COP和效率随之增加;当发生温度为85 ℃,中间温度为24 ℃时,系统的性能最优.     

CO_2跨临界双级压缩带中间冷却器系统

对双级压缩系统中间冷却器从理论上分析了带中间冷却器的双级压缩循环的性能规律.在给定的蒸发温度和气体冷却器出口温度下,系统存在最优的压缩机排气压力使得性能最优;同时在每一个压缩机排气压力下,也存在最优的中间压力使得系统性能最优;对比选择超临界CO2和亚临界CO2在管外、管内的换热及压降关联式,设计和模拟中间冷却器.建立带中间冷却器的双级压缩系统,通过实验探索此种双级压缩系统的规律,验证了带中间冷却器双级压缩系统最优压缩机排气压力和最优中间压力的存在以及在提高CO2跨临界循环性能的作用.利用自行设计的中间冷却器,在实验工况下,系统制冷性能系数可达2.5,制热性能系数为3.5.     

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.     

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.     

跨临界CO_2电动汽车空调系统性能分析

为了满足环境保护的需要,紧跟电动汽车发展潮流,在传统燃油车空调系统的基础上开发了一套二氧化碳(CO_2)电动汽车空调系统,在标准汽车空调性能实验台上研究了不同运行参数对其性能的影响和CO_2电动汽车空调的内在规律.结果表明:所开发的CO_2系统在标准工况下与如今仍在普遍使用的传统制冷剂R134a系统性能相当;在研究的所有运行参数中,室外温度对系统性能的影响最大,高温下性能衰减明显,采用电动压缩机可以满足车辆的实际车冷量需求,而现有的CO_2电动压缩机排气压力和排气温度的限制致使系统性能在一些恶劣工况下无法达到最优,因此系统性能仍有较大的提升空间;在相同的换热面积内,气冷器出口制冷剂与环境温差每下降1℃,系统能效比(COP)可以提升2%～5%,同时系统最优高压得到降低,蒸发温度每提升5℃,系统COP可以提升15%左右.     

工业余热回收的耦合压缩-吸收式高温热泵循环

针对常规吸收式热泵和压缩式热泵无法兼顾温升与效率的问题,本文提出采用热耦合压缩-吸收式热泵来达到高效高温输出的目的,并根据不同场景需求构建大温升型循环和高温输出型循环.采用R245fa和溴化锂-水溶液作为工质,针对100℃以上输出温度,利用Aspen Plus软件建立数学模型并对循环性能进行计算.研究结果显示:在采用大温升型循环回收30～40℃余热时,循环最优能效比(COP)可以达到2.58以上;在采用高温输出型循环回收60～70℃余热时,循环最优COP可以达到2.83;两种新循环在温升、输出温度和效率上比R245fa压缩式循环均有明显提升.