基于制冷剂泄出的双温热泵特性研究

为满足生产生活中双温供暖供热的需求,提出了一种基于制冷剂泄出的双温热泵系统。建立基于制冷剂泄出的涡旋压缩机数理模型和系统模型并进行数值模拟验证,计算分析系统在不同泄出口位置、泄出口大小、蒸发温度、高温冷凝温度、中温冷凝温度下系统各项性能参数的变化趋势,并与传统双温热泵系统进行对比分析。结果表明,压缩机中间泄出口打开越早压缩机耗功越少、泄出口越大系统节能效果越明显,较传统双温热泵系统制热性能系数在不同工况下都有显著提高,最高可提升16%。所提模型为制冷剂泄出式双温热泵、补气增焓热泵系统的理论分析提供了更有效方法,为涡旋压缩机性能优化和双温热泵系统的研究、设计及系统性能的提升提供了理论参考。     

R410A/R134a双级耦合热泵系统最优中间水温实验研究

在低温工况下,双级耦合热泵系统可克服常规空气源热泵系统运行时制热量下降、系统性能系数(COP)降低等系统性能恶化的问题。当系统的其他参数不变时,耦合系统性能受中间水箱水温的影响。基于双级耦合热泵系统的简单分析,以R410A和R134a的双级耦合热泵机组为实验平台,在高温级冷凝温度50～75℃、低温级蒸发温度-30～-10℃及中间水温15～35℃的各种工况下,对影响最优中间水温的主要因素进行了实验研究。实验结果表明:当其他参数不变、中间水温发生变化时,系统COP呈现先增大后减小的趋势,系统最大COP值对应的最优中间水温始终是存在的。结合实验数据,可以发现:最优中间水温随低温级蒸发温度、高温级冷凝温度的上升而升高,其中低温级蒸发温度对最优中间水温的影响更大。在改变外部因素环境温度和供水温度的工况下,通过大量实验数据,拟合得到以蒸发温度和冷凝温度为自变量的最优中间水温的函数关联式,对优化R410A/R134a双级耦合热泵系统的实际运行具有一定指导作用。     

直热式空气源变频热泵热水系统的特性分析

模拟分析了一种直热空气源变频热泵热水系统,包括水箱模块与热泵模块的理论耦合特性和热泵系统在变工况下的运行特性,并且比较了压缩机频率每变化1Hz和冷凝温度每变化1℃对系统的影响.模拟分析表明:压缩机功率随环境温度变化的趋势为抛物线状,在20℃左右达到最高;制热量与环境温度呈正线性相关;热泵模块出热水流量随环境温度变化呈指数增长;当压缩机有效容积和吸气系数等参数不变时,制冷剂质量流量与环境温度呈正线性变化;制热COP随环境温度呈指数增长,随出水温度的升高而降低;调节频率可以更有效改善系统制热量,而降低冷凝温度从而适当降低用水温度(如42℃),可以更有效地降低功耗、增加出水流量.     

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.     

补气技术应用于高温热泵的实验研究

为了提高高温热泵运行经济性及稳定性,优化高温系统流程,通过在热泵系统中设置换热器型经济器,实验验证双螺杆压缩机补气技术在高温热泵中应用的可行性。实验研究表明:将补气技术应用于高温热泵是可行的,冷凝器出口水温在88℃下通过经济器补气可有效增加高温热泵的制热量,当相对补气量由9.88%增加至22.61%时,系统总制热量增加9.28kW,改善了其制热性能;在压缩机补气孔口已定条件下,存在最优补气压力,使该系统制热能效比最大;经济器的设置同时为冷凝器出口制冷剂提供较大的过冷度,保证了系统节流机构的安全运行。     

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.     

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.     

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。     

喷射式热泵系统的能量分析及分析

建立一维喷射热泵(EHPC)系统热力学模型,以R245fa为制冷剂,采用能量分析和分析相结合的方式,分析设计工况的变化对喷射器及系统性能的影响.计算结果表明:当发生温度升高时,喷射系数及系统热效率(COP_h)增大,效率降低;当蒸发温度升高时,喷射系数和COP_h,效率均增大;当冷凝温度升高时,喷射系数和COP_h减小,效率升高;该系统适宜的工作范围为蒸发温度-15℃以上、冷凝温度45℃以下.     

太阳能增效两级压缩热泵系统的能量利分析

为了提高热泵系统的性能,提出了太阳能增效两级压缩热泵系统(SETHP)．建立了该系统的热力学模型,对不同工况下系统性能进行了分析,并与传统两级压缩热泵系统(TSHP)进行了比较．结果表明：系统制热系数COP_h和?效率随中间温度的升高呈先增大后减小的变化趋势;随着冷凝温度的升高,COP_h减小,?效率升高;随着蒸发温度的升高和太阳辐照度的增加,COP_h和?效率均升高;与TSHP系统相比,SETHP系统性能显著提高．SETHP系统的研究可为太阳能热泵供暖技术在低温环境下的应用提供新思路和新方法．     

具有中间压力调节功能的新型自复叠热泵

提出了一种带中间节流的新型自复叠热泵系统.通过增加节流元件来调节中间压力,以实现系统的气液分离器进口制冷剂状态与冷凝器出口制冷剂状态相对独立.用自编制的循环性能程序对新型的和传统的自复叠热泵系统进行了理论对比分析,结果表明:采用新型自复叠热泵系统,经较充分换热后冷凝器出口制冷剂在具有一定范围且干度较小的条件下,通过调节中间压力可避免压缩机吸气带液,从而提高系统性能,解决传统自复叠热泵系统的性能不稳定问题.与最优工况下的传统自复叠热泵系统相比,所提系统能使制热性能提高19.1%,容积制热量提高28.9%.     

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.     

大温跨两级压缩补气增焓热泵循环性能研究

针对公共场所现有电加热热水器能源利用效率过低的问题,从提高能源效率和一机两用的角度,提出了一种可产生冷热饮用水的补气增焓高温热泵热水器(HPWH)系统,即由准二级空气源压缩循环提供中温和高温热水,由单级空气源压缩制冷循环制取低温冷水,实现了高温热泵的能量梯级利用和饮用水的梯级产生.构建组成系统各部件的热力学模型,基于能量分析的方法,探讨了不同因素对系统性能的影响,并与传统电加热热水器进行了性能对比.研究结果表明:准二级压缩技术和能量梯级利用可显著改善高温热泵循环的制热性能.环境温度25℃、冷凝温度105℃、蒸发温度5℃时,HPWH系统制取开水的制热性能达到2.88,其能耗较传统电加热热水器降低至少219％,其制取冷水性能系数达到1.47.     

电动汽车空调制热系统设计及研究

针对纯电动汽车空调系统制热功耗高且低温环境工况下制热效果差的问题,提出一种通过回收电机余热为乘客舱制热来减少制热功耗的空调系统.运用AMESim软件建立了电机余热循环系统模型并通过电机余热制热试验验证了该模型的准确性,建立了热泵空调制热系统模型并通过热泵空调制热试验验证了该模型的准确性,结合两个系统建立了带有电机余热回收的热泵空调系统仿真模型,分析了电机余热制热性能和电机余热辅助热泵空调制热性能.试验结果表明,电机余热单独制热在中等车速、环境温度高于10℃的工况下能够满足制热需求;电机余热辅助热泵空调制热能够有效提高制热效率,在电机转速为3000 r/min、压缩机转速为4000 r/min、环境温度为-5℃的工况下,等效制热能效比能够达到3.4,比同工况下热泵空调单独制热模式的能效比提高了约48％.该系统可以有效提高纯电动汽车的能源利用率,改善空调系统的制热性能.     

太阳能增效的复叠式空气源热泵系统能量分析与及分析

为了提高空气源热泵的效率和稳定性,提出一种太阳能增效的复叠式空气源热泵系统,建立系统的能量模型和模型,以R134a为制冷剂进行计算分析.结果表明:随着中间冷凝温度的升高,系统机械性能系数先增大后减小,当中间冷凝温度为38 ℃时,系统机械性能系数达到最优值;随着中间冷凝温度的升高,效率先增大后减小,当中间冷凝温度为22 ℃时,效率达到最优值;系统机械性能系数、制热量、损失随着蒸发温度的升高而增大;随着太阳辐射照度的增大,系统机械性能系数、效率及制热量均有明显提升;系统中损失最大的部件为集热发生器,提高集热效率、采用合理的运行参数是提高系统效率的关键.     

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%。     

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.     

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.     

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。     

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.