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．     

基于有机朗肯循环的低温太阳能发电系统工质的选择

有机朗肯循环系统利用低沸点的有机物作为工质推动透平做功,在低品位热能的利用方面更有优势.循环工质的选择是影响有机朗肯循环系统性能的关键因素之一.本文针对集热温度120℃,蒸发温度在100℃以下的低温太阳能有机朗肯循环系统进行了工质的研究分析,选择R245fa,R123,R236fa,R113,R245ca,R600,R601 7种工质,以工质的热效率、火用效率及系统不可逆损失为评价指标,利用Matlab和PERPROP软件对候选工质的各热力参数进行了比较.结果表明:低温太阳能有机朗肯循环发电系统的选用R123作为循环工质时具有较高的热效率和火用效率,且系统总不可逆损失较低,适合作为蒸发温度100℃以下的低温有机朗肯循环系统的循环工质.     

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。     

变冷凝工况地热有机朗肯循环发电系统

针对有机朗肯循环发电系统中冷凝介质温度随环境温度变化而变化,地热源载热流体参数恒定的问题,采用EES软件计算分析了饱和有机朗肯循环发电系统在使用工质R245fa和R601a时输出净功随冷凝介质温度变化的规律,同时分析了膨胀机最佳入口温度、膨胀比和工质流量3个主要参数的变化。结果表明：当地热流体温度为130 ℃,冷凝介质温度从30 ℃降到0 ℃时,有机工质在膨胀机入口的最佳温度升高且波动幅度达15 ℃,同时系统净输出功增长达120%;工质质量流量增加超过30%,膨胀比增大约2倍。     

车用发动机余热回收的新型联合热力循环

针对汽车发动机排气余热、冷却水余热和润滑油余热的特点,提出了一种新型的适用于车用发动机余热回收的热力循环系统.此系统由用来回收温度较高的发动机排气余热及润滑油余热的有机Rankine循环(Organic Rankine Cycle,ORC)和用来回收温度较低的发动机冷却水余热的Kalina循环耦合而成.基于P-R状态方程,编写了计算程序对此热力循环系统进行了热力学性能分析,还分析了采用不同有机工质对循环整体性能的影响.与传统的只回收发动机排气余热的热力循环系统相比,文中提出的构型其余热回收效率更高.当采用环戊烷为ORC工质时,循环系统的整体效率为20.83%;当采用R113为ORC工质时,循环系统的整体效率为16.51%.     

基于分析的内燃机排气余热ORC混合工质性能分析

使用非共沸混合工质可以降低ORC系统的不可逆损失.为此,建立了内燃机排气余热ORC模型,分析了不同组分非共沸混合工质toluene/R141b在不同蒸发温度和冷凝温度下的热效率、效率和损失.分析结果表明:混合工质的效率均低于纯工质;纯toluene的热效率和效率最高.使用混合工质,一方面可以拓宽工质选择范围;另一方面,由于温度滑移,混合工质可以更好地与热源匹配,减小不可逆损失.     

一种新型喷射制冷循环的理论分析

提出了一种新型喷射制冷循环.该循环系统是在常规喷射制冷循环的喷射器和冷凝器之间增加了一个液体-气体射流泵,通过该射流泵可以降低喷射器的背压,提高喷射器的喷射系数,进而改善循环性能.针对此循环进行了理论分析和模拟计算,并与相同工况下常规喷射系统做了比较,重点讨论了工质R134a发生温度和背压改变对系统性能系数的影响.计算结果显示,新循环能有效提高系统的性能系数,使其比常规循环提高1倍以上.尽管新循环消耗的泵功会有所增加,但从的角度分析,新循环可以节约10%~24%的输入,具有更高的效率.     

混合工质泄漏对有机朗肯循环发电系统性能的影响

基于有机朗肯循环系统中各部件、管道等密封导致的实际系统运行过程中不可避免地存在着循环工质的泄漏问题,结合余亥姆霍兹自由能状态方程、混合法则和等温泄漏模型,研究了非共沸混合工质R245fa/R601a（初始质量配比为0.6/0.4）在ORC发电系统蒸发器中泄漏率为0~50%时对混合工质配比以及循环性能的影响.结果表明:非共沸混合工质泄漏会造成混合工质配比及工质热物性的变化,系统循环性能也会改变,且蒸发出口段发生液相泄漏时对循环性能影响最大.随着泄漏率的增大,比净输出功减少率可达12.23%.      

烧结冷却废气余热有机朗肯循环发电系统性能分析

以烧结矿环冷机末端出口流量为7.6×105 m~3/h、平均温度为170℃的冷却废气为研究对象,基于低温余热有机朗肯循环系统,采用R123,R245fa和R600作为循环有机工质,研究工质蒸发温度、过热度和冷凝温度对系统性能的影响。研究结果表明:系统净输出功率和总的不可逆损失随工质蒸发温度、过热度和冷凝温度的增大而逐渐减小;系统热效率随蒸发温度增大而增大,而随冷凝温度增大而减小,工质过热度增大对系统热效率的影响不大;当系统操作工况一定时,工质R600的净输出功率最大,而工质R123的系统热效率最高,且总不可逆损失最小;在实际操作过程中,为了获得较大系统净输出功率,应选择R600作为循环有机工质,设定蒸发器出口工质为饱和蒸汽状态,并采用较低的工质冷凝温度。     

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。     

R22替代制冷剂的性能评估

该文利用立方型状态方程对可能替代Ｒ２２的制冷剂进行了热力学循环性能计算,并与实际制冷循环性能进行了对比,对替代制冷剂的性能进行了评估,分析了它们在系统设计中的潜在影响。     

低温级以CO2为工质的复叠式制冷循环热力学分析

传统的复叠式制冷循环通常采用的几种工质破坏臭氧层且温室效应较强，为此，对低温级以CO2为工质的复叠式制冷系统进行热力学理论分析，计算了不同蒸发温度下最佳COP及其对应的低温循环冷凝温度和流量比．通过对几种工质组合(R22-R12，R134a-CO2，NH3-CO2，R290-CO2，CO2-CO2，CO2-CO2加膨胀机)的比较，可发现自然工质的COP与传统工质的相当．综合考虑环境因素及设备的选择，自然工质系统值得推荐．     

新型部分自复叠热泵的理论研究

提出了一种新型部分自复叠热泵,通过调节复叠率,该热泵可以控制压缩机的排气温度在安全温度(120℃)以内,并且把水加热到生活用热水所要求的温度(55℃),同时使热泵达到最高的能效比(COP).采用Matlab调用NIST制冷剂物性数据库Refprop 7.1编程对该热泵进行理论计算,分析了压缩机排气温度和热泵COP的影响因素,确定了最佳运行状态.理论计算结果表明:采用该新型部分自复叠热泵,可使压缩机排气温度下降30℃左右,当工质R22质量分数为0.28、冷凝器出口温度为55℃时,调节复叠率为0.717,可使压缩机排气温度降低至120℃,系统COP达到2.214.     

R1234ze/R32混合工质冷藏集装箱循环性能分析

针对冷藏集装箱制冷机组普通HFCs(氢氟碳化物)存在的不环保、无法直接替代等问题,提出一种新型混合工质DN01(R1234ze/R32的质量比为85:15).建立该工质的热力循环模型,基于Matlab计算平台,调用Refprop物性参数,编制混合工质计算程序,结合国家标准,对新的混合工质进行变工况计算,并与已有的工质R...     

R290/CO2自然工质低温复叠式制冷循环理论分析

介绍了低温环境下采用自然工质R290和CO2的复叠式制冷循环。分析了R290和CO2的物性特征，通过对R290／CO2复叠式制冷循环的理论分析，在一定的蒸发温度和冷凝蒸发器传热温差下，计算出循环存在最优的低温循环冷凝温度和最优质量流量比；为提高循环效率和保证循环的安全运行。应尽可能地升高蒸发温度、降低冷凝温度和减少冷凝蒸发器的传热温差，可以看出R290／CO2的复叠式制冷循环在低温制冷条件下有很好的发展前景．     

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。     

二氟甲烷/四氟乙烷/1,1-二氟乙烷与N,N-二甲基甲酰胺/N,N-二甲基乙酰胺/二甘醇二甲醚工质对体系热力学分析

在实验测定了二氟甲烷(R32)-二甘醇二甲醚(DMEDEG)、R32-N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、1,1-二氟乙烷(R152a)-N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、R152a-DMAC和R152a-DMEDEG 5个体系的气液相平衡数据的基础上，补充了文献中R32-DMF、四氟乙烷(R134a)-DMF和R134a-DMEDEG 3个体系的数据。采用PR方程为关联模型，比较了R32/R134/R152与DMF/DMAC/DMEDEG这8个工质对体系的气液相平衡行为。从化学结构出发，用氢键理论分析了这8个工质对的热力学行为，并结合制冷剂和吸收剂的热物性，解释了吸收制冷循环性能系数COP随发生温度的变化规律。     

中压双效复叠吸收式制冷循环研究

对以氨／水为工质的中压双效复叠吸收式冷循环进行计算分析发现,只有在冷却水温度较低,制冷剂蒸发温度较高的条件下,才能显示其具有较高制冷系统的优点,当冷却水温度较高时,循环冷系数较考虑回收Ⅰ级循环的精馏热,以提高叠循环的制冷系统。