跨临界CO_2热泵高温热水器性能实验研究

本文针对排气压力、出水温度、压缩机频率、膨胀阀开度等参数的变化对跨临界CO_2热泵高温热水器性能的影响开展了实验研究,重点关注了出水温度高于75℃时的热水器性能特性。研究结果表明:不同出水温度对应不同最优排气压力,随着出口水温的升高,最优排气压力升高,相应系统性能降低;随着蒸发压力的升高,系统COP先增大后减小;在膨胀阀开度不变的情况下,压缩机频率85 Hz、环境温度25℃、蒸发温度14℃时,系统制取95℃热水时的最优COP为3.9。     

回热对跨临界CO2热泵系统性能影响的实验研究

本文实验研究了回热器的回热率对跨临界CO2热泵系统性能的影响。结果表明:在一定压缩机频率下,随着排气压力的升高,系统制热量和COPh都存在最大值,并分别存在对应最大制热量和最大COPh的最优排气压力;在25Hz压缩机频率下,系统在低排气压力下运行时,引入回热器才能提高系统COPh,且引入回热器可在较低排气压力下,获得更高的系统COPh;在一定压缩机频率下,系统分别存在最大制热量、最高出水温度和最大COPh对应的最优回热率.在本实验条件下,如果以系统获得最大COPh为设计目标,系统回热率取15%左右为宜;如果以系统获得最高出水温度为设计目标,系统回热率取5%左右为宜。     

压缩机频率对双级压缩制冷系统的影响

为研究压缩机频率对双级压缩制冷系统性能的影响,通过实验,改变高温级压缩机频率来调节系统中间压力,分析一次节流中间不完全冷却双级压缩制冷系统性能的变化。研究表明,在冷凝温度30℃、蒸发温度-30～-40℃的工况下,固定低压级压缩机频率,当高压级压缩机频率一定时,系统COP随着蒸发温度的升高而升高;当蒸发温度一定时,高压级压缩机频率从45 Hz升高到75 Hz,系统中间压力小幅上升,压缩机功耗增加,制冷量增加,系统COP呈现先增大、后减小的变化趋势,故存在一个最优运行频率使系统运行达到最佳状态。     

供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响

为探究热泵供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响,保持室外环境温度15.5℃不变,调节热泵供水温度,测试冷却水流量、气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力、压缩机耗功量、系统制热量、气冷器热交换完善度、系统COP的变化情况。结果表明:供水温度由45℃升至85℃,气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力随之增加,冷却水流量随之减小。系统制热量增加了7.3%、气冷器热交换完善度下降了20.0%、系统COP下降了35%、压缩机功耗增加了65.1%。     

跨临界CO_2热泵性能试验及优化分析

为进一步研究跨临界CO_2热泵的系统性能,针对所设计CO_2热泵系统进行实验。实验结果表明:在风机频率一定时,系统热负荷、压缩机轴功率、系统出风温度均随压缩机频率的增大而增大。蒸发温度从-2℃升至4℃,COP增幅为26%,CO_2在气冷器出口温度降低10℃左右时,系统COP增幅大于30%。实验工况下跨临界CO_2热泵系统出风温度变化范围在50℃-100℃,在获得大于75℃出风温度时,热力学第二定律效率超过30%,CO_2气冷器出口温度、高压侧压力、蒸发温度的升高都会提高系统热力学第二定律效率。     

土壤源跨临界CO2循环热泵系统供暖的实验研究

对土壤源跨临界CO2热泵供暖系统进行了实验研究。研究了热泵系统连续及间歇运行时温度的变化情况,以及膨胀阀开度对系统运行性能的影响。研究表明间歇运行有利于土壤温度的恢复,从而提高蒸发温度;压缩机功率、制热量、气体冷却器出水温度随着排气压力的升高而增大,但COPH的变化是非单调的,在一定的压力范围内出现最大值。     

R41/R404A复叠式制冷系统的理论分析北大核心

对R41/R404A复叠式制冷循环进行理论研究,分别对高低温压缩机的排气温度、压缩机的功耗、系统性能系数COP、系统的效率η、损失X以及系统中各个部件的损失所占的比例随蒸发温度T_e的变化规律进行分析。研究结果表明:R41/R404A复叠制冷系统存在一个最高COP对应的最佳低温循环冷凝温度T_4opt,且T_4opt随着蒸发温度的升高而升高;高低温循环的压缩机排气温度随着蒸发温度T_e的降低而升高,低温级压缩机排气温度升高的幅度远大于高温级压缩机排气温度;压缩机的输入功率随蒸发温度的升高而降低;COP随着蒸发温度的升高而升高,蒸发温度从-60℃升高到-30℃时,COP从1.04增加到1.83;系统损失随着蒸发温度的升高而降低,从蒸发温度-60℃到-30℃,系统损失从5.4k W降到3k W。系统的最佳效率随着蒸发温度的升高,呈现先增加后减小的趋势,在蒸发温度为-36℃时,最佳效率最大值为44.4%;损失主要部件是冷凝蒸发器、高温级的节流机构和高温级压缩机,三个部件的损失之和最大为60.4%,最低为57.6%。蒸发器和冷凝器的不可逆损失最小,其比例不到10%。     

R41/R404A复叠式制冷系统的理论分析

对R41/R404A复叠式制冷循环进行理论研究,分别对高低温压缩机的排气温度、压缩机的功耗、系统性能系数COP、系统的效率η、损失X以及系统中各个部件的损失所占的比例随蒸发温度T_e的变化规律进行分析。研究结果表明:R41/R404A复叠制冷系统存在一个最高COP对应的最佳低温循环冷凝温度T_4opt,且T_4opt随着蒸发温度的升高而升高;高低温循环的压缩机排气温度随着蒸发温度T_e的降低而升高,低温级压缩机排气温度升高的幅度远大于高温级压缩机排气温度;压缩机的输入功率随蒸发温度的升高而降低;COP随着蒸发温度的升高而升高,蒸发温度从-60℃升高到-30℃时,COP从1.04增加到1.83;系统损失随着蒸发温度的升高而降低,从蒸发温度-60℃到-30℃,系统损失从5.4k W降到3k W。系统的最佳效率随着蒸发温度的升高,呈现先增加后减小的趋势,在蒸发温度为-36℃时,最佳效率最大值为44.4%;损失主要部件是冷凝蒸发器、高温级的节流机构和高温级压缩机,三个部件的损失之和最大为60.4%,最低为57.6%。蒸发器和冷凝器的不可逆损失最小,其比例不到10%。     

CO_2空气源热泵系统混合工质的研究

为优化CO_2热泵热水系统的循环性能,分析了CO_2/R1270, CO_2/R290, CO_2/R32, CO_2/R41混合制冷剂的饱和蒸汽压力、临界压力、温度滑移、COP,最终筛选出符合要求的R41。针对CO_2/R41混合制冷剂的单位制冷量/制热量、压缩机的压缩比、排气温度进行进一步实验分析,结果表明:CO_2/R41(70/30)系统的COP比纯CO_2系统增加7%,在设定工况下CO_2/R41(50/50)系统单位质量制冷量增加26.1%,单位质量制热量增加18.3%。CO_2/R41混合物可有效降低跨临界循环压缩机的压缩比及排气温度。     

带闪发器中间补气的R32空气源热泵系统性能实验研究

针对R32空气源热泵系统存在的冬季制热性能下降、排气温度过高等问题,本文对使用闪发器的中间补气空气源热泵系统性能及影响因素进行了实验研究。结果表明,系统相对补气量、制热量及压缩机耗功均随着相对补气压力的升高而增大,排气温度则随着相对补气压力的升高而降低,而制热COP在环境温度高于-5℃时,随相对补气压力升高而减小,在环境温度低于-5℃时,随中间压力升高而呈先增加后减小趋势,系统最佳相对补气压力约为1.2。与传统空气源热泵系统相比,带闪发器的R32中间补气热泵系统的制热量及压缩机耗功均大于传统系统,排气温度则低于传统系统;当环境温度高于-3℃时,传统热泵系统制热COP高于闪发器中间补气系统,而当环境温度低于-3℃时,闪发器中间补气系统制热COP高于传统热泵系统。     

风冷冷冻柜中毛细管特性的试验研究

以某风冷冷冻柜为研究对象,分别从毛细管长度、制冷剂充注量、频率变化三个方面试验分析毛细管对制冷系统性能的影响。试验得出最佳毛细管长度为650mm;最佳充注量为1060g;系统高能效比的频率范围在20Hz～60Hz之间,对于在稳定工况下运行的机组,变频并不能起到很好的节能效果。通过标准毛细管和使用一定时间后的被测毛细管的对比分析,改变电流模拟分析系统启停,得到以库中央温度和冷凝器中央温度为代表的影响系统性能的变化曲线。实际运行中可通过监测库中央温度、冷凝器中央温度、压缩机吸气和排气温度、压缩机上下表面温度,与标准毛细管对比就可准确判断出系统运行状态是否正常。     

蒸发温度和压缩机频率对复叠式制冷系统的影响研究

为扩展复叠式制冷系统在普冷领域的应用范围,本文设计一套小型变流量复叠式制冷系统,通过模拟和实验研究了蒸发温度t_e、低温级压缩机频率等参数变化对系统性能COP的影响。结果表明,保持冷凝温度40℃不变、在-34～-30℃范围内调节蒸发温度,蒸发温度升高,系统COP增大,低温级功耗降低;在50～65 Hz范围内调节低温级压缩机频率变化,随着频率的增大,COP先增大后减小,不同频率下对应不同的电子膨胀阀开度,使系统效率达到最佳。     

埋管冷凝CO2制冷系统实验研究

为研究采用地埋管为冷凝器的CO_2制冷系统性能,对系统进行实验研究,监测系统运行时各项参数以及地下土壤温度变化并记录。结果显示:常温带附近测点处(10～80 m)的土壤温度可以长期维持在15℃附近,因此更有利于CO_2的冷凝温度压力处于亚临界状态。浅层土壤温度由于处于变温带附近测点处(2～4 m)容易受到环境温度的影响。但由于土壤自身具有热惰性,使得土壤温度与环境温度存在约15天的延迟;该实验工况下,蒸发温度每升高1℃,压缩机的制冷剂流量和功耗分别上升7.2%和1.5%;蒸发器的制冷剂流量和制冷量分别上升5.5%和5.6%,COP上升1.7%;而压缩机排气温度和压力比分别下降2.7%和2.3%。     

跨临界CO_2双级压缩增压系统热力学分析

建立了跨临界CO_2双级压缩增压系统的热力学模型,并对气体冷却器出口温度、膨胀罐内压力、过冷度等影响系统性能的因素进行了数值分析。结果表明:系统的最佳排气压力随着气冷器出口温度的升高而迅速升高,且在气冷器出口温度不发生改变的情况下,最佳排气压力随着蒸发温度的降低略微有所升高,而系统最佳COP随气冷器出口温度的升高而快速下降。系统的最佳干度值随着气冷器出口温度的升高而增大。在一定的蒸发温度下,系统COP随着膨胀罐内压力的增大而逐渐减小,同时随着过冷度的增大系统COP逐渐增大,但要比蒸发温度对系统性能的影响要小些。     

300Hz级电驱动脉冲管制冷机特性研究

脉冲管制冷机在更高频率下运行能够大幅提高能量密度,有利于系统体积与质量的减小。据此本文开展了300Hz级超高频电驱动同轴脉冲管制冷机的研究。首先分析了直线压缩机与制冷机匹配特性,通过调节前腔体积,使得压缩机在280 Hz附近谐振,并能够提供制冷机运行所需压比。实验中取得了最低无负荷冷头温度63.3 K,在80 K获得了1.0W的制冷量,消耗声功约为44 W,以声功计算相对卡诺效率达到6.2%。实验中系统考察了整机性能随惯性管长度、运行频率和平均压力的变化趋势。     

R410a双级制冷循环性能研究

基于两级节流、中间完全冷却的R410a双级制冷循环,建立了热力学模型并进行了性能分析。结果表明,随着双级循环中间压力的升高,系统制冷量和耗功均降低,系统COP先升高后降低,系统存在最优中间压力,并且对应最优中间压力存在最优中间温度。与单级循环相比,双级循环的高压级压缩机排气温度低于单级循环的排气温度,约低35.47℃,双级循环系统COP提高了约7.41%。■分析表明,蒸发器■损失最大,约占总■损失的42.78%,其次,冷凝器■损失占32.50%;压缩机■损失最小,约为16.70%,其中,低压级压缩机■损失比高压级压缩机高约28.60%。由双级循环中膨胀机代替节流阀循环的分析得出,膨胀机循环性能COP比节流阀提高了约42.24%,■损失降低约23.74%,膨胀机循环无论在参数优化还是性能改善方面,均比节流阀循环具有一定优势。     

小型CO_2制冷系统中气冷器优化设计的效果研究

针对一套已有的小型CO2冷柜系统,对气冷器进行了优化设计,为了研究优化设计的效果,在相同工作条件下,对两套系统的运行参数进行了对比,讨论了优化设计前后,系统的运行功率、COP、压缩机的吸、排气压力及吸、排气温度。结果表明:优化设计后,系统COP增大到原来的1.44倍;运行功率降低了25W左右;压缩机排气压力降低了0.7MPa左右;压缩机吸气温度降低了5℃左右。对气冷器的优化设计,可以使其与系统更加匹配,制冷效果更好、更加节能;同时,也提高了系统的安全性。     

平衡活塞式热压缩机的试验研究

介绍了一种使用电机驱动外燃加热的平衡活塞式热压缩机,建立等温模型,并对系统进行理论分析。在不同的温度及充气压力下,对系统的性能进行实验,得出该系统在1.5 MPa充气压力下,热端温度为560℃,冷端温度为40℃,加热功率1500 W,驱动功率120 W,运行频率6 Hz时,压比可以达到1.37。采用外燃加热的方式,可以...     

制冷压缩机变工况性能仿真与试验研究

对小型制冷系统用全封闭活塞式压缩机建立稳态性能仿真模型,仿真值与试验值的误差范围在4%之内,在工程应用允许的误差范围之内,表明模型准确,可以满足系统仿真计算的需要。通过试验表明:在冷凝温度一定的情况下,压缩机的制冷剂流量、制冷量、功率、排气温度均随蒸发温度的升高呈线性增大;在蒸发温度一定的情况下,压缩机的制冷量随冷凝温度的升高呈线性减少,而压缩机的功率随冷凝温度的升高而增大,蒸发温度对压缩机性能的影响要远大于冷凝温度的影响。     

R116跨临界热泵循环性能分析

文中对R116跨临界热泵循环进行了理论分析,分别计算了压缩机最优排气压力和回热器对系统性能的影响。计算结果表明,系统存在最优排气压力,最优排气压力与制冷剂气冷器出口温度、蒸发温度以及过热度都有关系,利用多项式函数对最优排气压力进行了拟合,拟合的最大相对误差为-5.92%,平均相对偏差为1.77%;在蒸发温度-5℃、0℃、5℃,过热度5℃、10℃、15℃,气冷器出口温度25℃—70℃的情况下,分别对系统回热循环性能进行了分析计算,结果表明回热循环性能较无回热循环有大幅的改善,改善幅度介于12—95%之间。文中结果可以为R116跨临界热泵系统的设计和控制提供理论参考。