几种中高温热泵工质的循环性能实验研究

出于对工质自身环境特性和系统运行性能对环境的综合影响的考虑,对理论循环性能优良的HCFCs工质HCFIC124、HCFC142b,含有HCFCs的二元混合工质MB3B、 MB3C、 MB1B和三元混合工质MT1C,在冷凝温度为60～90℃的中高温热泵工况范围内,进行了循环性能对比实验研究.实验在水-水蒸汽压缩式热泵实验台上、以指定工质侧参数的实验方式进行.结果表明, 6种工质的实验循环性能优良.与ODP为0、具有在冷凝温度为80℃以上的工况范围应用潜力的代表性工质HFC245fa相比,在HFC245fa适用的实验工况范围内,6种工质的压缩机排气温度均高丁HFC245fa; MB1B.MT1C系统的COP明显高丁HFC245fa,其余4种工质系统的COP略高于HFC245fa;6种工质系统的制热量均明显高丁HFC245fa.     

一种中高温热泵混合工质的实验研究

提出了一种适用于90-110℃冷凝温度范围的HFC类中高温热泵非共沸混合工质,其理论循环性能优于CFC114,实测COP为纯工质HFC245fa的97.2%-130.6%、制热量高于HFC245fa。     

活塞式与涡旋式压缩机用于中高温热泵的性能

对两台常温热泵压缩机—开启式活塞式压缩机和全封闭涡旋式压缩机进行了中高温热泵工况、中高温热泵工质下的性能实验研究。实验工况范围为冷凝温度75~95℃、循环温升35~45℃,实验工质为HFC245fa。结果表明,两台压缩机的排气温度均在允许范围内,两台压缩机的综合效率值与各自在常温热泵工况、原设计工质下的综合效率值相比无明显降低。     

中高温热泵工质的理论研究

在60～140℃的冷凝温度范围,对21种环境友好、温度压力水平适宜的流体及CFC11、CFC114进行了中高温热泵理论循环对比分析。结果表明,HFC254cb、HC600、HFC143、HFE134、HFC236ea、HFC236ca、HFC245ca、HFE143、HFE245fa、HFC245fa等工质的理论循环性能较优。     

两级压缩高温热泵系统工质的理论研究

本文在100～130℃的冷凝温度范围内,以HFCs、HCFCs和HFEs类纯质为研究对象,开展了五种两级压缩循环方式下,高温热泵工质的理论筛选研究,并以R245fa为工质,比较了在不同循环方式下工质的理论循环性能。研究结果表明,R245fa、E143和R123在两级压缩完全冷却系统中的综合性能优良,E245cb、R245ca、E245fa和R245fa在两级压缩不完全冷却系统中的综合理论循环性能良好;两级压缩循环方式下工质的COP_h较单级压缩系统有较大提高,排气温度明显降低,压缩机的工作条件得到改善,因此有利于提高热泵的工作温度水平和系统的性能。     

HFC245fa作为有机朗肯循环工质的热稳定性和材料相容性研究

对于中高温热源,有机朗肯循环是一种高效灵活的能量回收利用方式。但在中高温热源的温度范围内,有机物可能会发生热分解,因此有机工质的热稳定性成为制约工质筛选的首要因素。HFC245fa因为其良好的热力性能和环保性,被认为是有良好应用前景的有机朗肯循环工质。本文主要对HFC245fa的热稳定性和材料相容性进行实验研究。结果表明,HFC245fa的热分解温度在300~320℃之间,且铜和铝对HFC245fa的热分解都有明显的催化作用。同时HFC245fa也会改变部分材料的物理性质,同时在材料表面产生积碳。     

以HFC245fa+DMF为工质对的吸收式动力循环研究

本文构建了吸收式动力循环的Aspen Plus模拟。经过评选,选用HFC245fa+DMF体系作为吸收式动力循环的工质对,模拟获得了循环物流的状态参数与热力学性质数据。以系统的热效率和效率作为循环性能的评价指标,考察了循环在热源温度为280~400℃范围内的以HFC245fa+DMF为工质对的吸收式动力循环应用潜力与循环特性,并分析了构型对循环性能特性的影响。研究结果表明,随着热源温度的升高,循环的热效率提高;此外,相对于化学热机子循环,热机子循环对循环性能特性的影响较大。     

采用R245fa/DMF为工质的有机朗肯循环性能分析

本文通过建立有机工质/DMF混合工质相平衡计算模型,对比了纯R245fa和其与DMF的混合物二者对有机朗肯循环中膨胀机做功的影响。其结果表明,在膨胀机进出口压比受限的情况下,利用R245fa/DMF的特殊物性,改变R245fa的液相摩尔分数,可在获得高蒸气温度的同时降低相平衡压力,并在同压比条件下获得更高的膨胀机进出口焓差,当R245fa的液相摩尔分数为0.64,温度为403 K时,焓差较纯质时由19.2 kJ/kg增大至22.84 kJ/kg;此外采用混合工质时的热效率较同压比时的纯工质高06%~1.3%。     

三种高温热泵混合工质的理论研究

针对双热源热泵系统,理论分析了三种混合工质R245fa/R134a、R245fa/R152a和R245fa/RC270随R245fa质量分数变化时的系统热力学性能。结果表明:混合工质在特定配比时,系统热力学性能明显优于上述任一种纯工质。出口水温为80℃时,R245fa/R134a、R245fa/R152a和R245fa/RC270分别在R245fa质量分数为0.64、0.7和0.88时系统COP取得最大值,其值相应为4.74、4.68和5.15。三种混合工质中R245fa/RC270(0.88/0.12)的性能最高,与纯工质R152a相比,COF提高了约20%,产生单位质量热水的耗功降低了16.6%,并且压缩机排气温度和排气压力大幅降低。利用T-Q图分析了蒸发器和冷凝器中冷热流体间的温度匹配特性,发现采用混合工质后换热器中冷热流体的温度匹配性能明显变好,其中R245fa/RC270(0.88/0.12)温度匹配最佳。     

HFC/HC混合工质共沸点的推算

HFC/HC混合工质的气液性平衡实验研究结果表明,该类型混合工质大多存在共沸现象。根据形成共沸点的热力学条件,以PR状态方程结合vdW混合法则,利用建立的二元相互作用系数k_ij差值关联模型,对10种HFCs工质（HFC23、HFC32、HFC125、HFC143a、HFC134a、HFC152a、HFC227ea、HFC236fa、HFC236ea、HFC245fa）与3种HCs工质（HC290、HC600a、HC600）相互组合而成的30种HFC/HC混合工质进行了共沸点判断和共沸点性质推算,并与已有气液相平衡实验数据的体系进行对比。结果表明该方法可用于推算HFC/HC混合工质共沸点性质。     

利用重力增压的新型有机工质热力发电循环

与水蒸气朗肯循环给水泵相比,有机朗肯循环工质泵存在技术难度大、效率低、易气蚀和单位功率成本高等问题。本文提出了一种利用重力增压的新型有机工质热力发电循环,冷凝器出口工质不经过泵而依靠重力增压,然后进入蒸发器气化。分别采用R113、R123和R245fa三种干工质分析了不同蒸发温度和冷凝温度下循环所需的重力增压高度。并基于泵的实验数据,比较了该热力循环与泵增压有机朗肯循环的性能。结果表明,相同工作温度下沸点和密度越高的工质所需的重力增压高度越小。在蒸发温度100℃和冷凝温度50℃时,若采用R113,新型循环所需的重力增压高度为22.2 m,热效率为8.1%,比泵增压循环效率高约0 8%。该重力增压循环显示了应用于热电联供领域的潜力。     

HFC134a在太阳能喷射制冷系统中的性能分析

建立了系统热力学性能计算模型,分析了HFC134 a喷射系统的蒸发温度、喷嘴效率等参数对系统性能的影响。研究表明,冷凝温度改变对系统性能和喷射系数的影响大于蒸发温度的影响;混合效率每减小1%,系统COP减小5%左右;系统COP随蒸发温度的增而增,随冷凝温度的增而减。HFC134 a喷射系统设计时,尽量使蒸发温度在4—12℃,冷凝温度在30—36℃之间变化,该研究为HFC134 a在喷射系统中的设计和优化提供了技术支持。     

HFC134a与HFO1234yf用于汽车空调的理论分析

对HFC134a和HFO1234yf应用于汽车空调进行了理论分析,研究表明:HFC134a的排气温度明显高于HFO1234yf,HFC134a的排气温度随着蒸发温度的升高而降低,HFO1234yf的排气温度随着蒸发温度的升高而升高;HFC134a与HFO1234yf的单位制冷量都是随着蒸发温度的升高而增大,但HFC134a的单位制冷量明显高于HFO1234yf,其平均高于HFO1234yf约34.9kW/kg;HFO1234yf压缩机输入功率明显高于HFC134a;HFC134a的系统COP高于HFO1234yf的系统COP,且二者都是随着蒸发温度的升高而升高,蒸发温度为-10℃时,其系统COP分别为3.739和3.493,蒸发温度为18℃时,其系统COP分别为9.6和9.36。     

新型环保制冷剂氟化醚类物质的热力学分析

本文筛选了可能作为替代制冷剂的氟化醚类（ＨＦＥｓ）纯物质和混合物,然后对这些工质的制冷循环性能进行了热力学分析。分析结果表明：在醚类纯质及混合物中 ｃ－ＨＦＥ２１６、 ＨＦＥ１４３ａ、 ｃ－Ｅ２－２１６、 ｃ－ＨＦＥ２１６／ＨＦＥ１４３ａ和ｃ－ＨＦＥ２１６／ｃ－Ｅ２－２１６适合替代 ＣＦＣ１２和 ＨＦＣ１３４ａ ; ＨＦＥ１２５适合替代 ＣＦＣ１１５; ＨＦＥ１３４、 ＨＦＥ２４５ｃｂ β和 ＨＦＥ１４３／ＨＦＥ３１－１０适合替代 ＣＦＣ１１４ ; ＨＦＥ３３８ｍｆ、 ＨＦＥ２４５ｆａ、 ＨＦＥ１４３、 ＨＰＥ２６３ｆｂ、 ＨＦＥ２３６ｅａ／ＨＰＥ２４５ｆａ和 ＨＦＥ２３６ｅａ／ＨＦＥ１４３有望成为ＣＦＣ１１的替代物。     

单级压缩或双级压缩制冷的技术经济分析

通过理论计算,比较了典型制冷循环单级或双级压缩的特性。同时,从工程实用的角度,对采用单级压缩还是双级压缩两种方案进行技术经济分析。结果表明:在压缩比小于8的工况下,与单级压缩制冷比较,采用双级压缩时理论制冷系数提高4.16%~7.08%。在冷凝温度35℃,蒸发温度-15℃工况下,采用双级压缩实际节能率达到18.4%。在压缩比大于8的工况下,采用双级压缩时理论制冷系数比单级提高了9.01%~10.85%,排气温度可降低33℃~44℃,实际运行的节能率可达37.7%。因此,在低压缩比下采用双级压缩的方案值得大力推广。     

混合制冷剂冰箱对比试验研究

本文对二元混合工质HFC152a/HCFC22、 HFC152a/HFC125在冰箱上应用的制冷循环性能进行了详细的理论计算和分析,并且对这两种混合工质灌注式替代CFC12、在最佳配比和充灌量下的冰箱主要制冷性能进行了对比试验研究。试验结果表明:在合适的配比和充灌量下混合工质冰箱制冷性能指标满足国家标准要求, HFC152a/HFC125在最佳充灌量为97 g时,试验冰箱耗电量为1.156 kW·h/24h,比CFC12节能10％,比HFC152a/HCFC22节能0.81％。因此, HFC1S2a/HFC125比HFC152a/HCFC22更适合于灌注式替代CFC12。     

一种新型近共沸混合工质的循环性能实验研究

文中开展了对一种新型近共沸混合物的整机性能实验研究,该混合物具有零ODP值和低GWP值,可作为传统工质R502甚至是R404A的长期替代物。根据国标GB/T 5773-2004搭建了第二制冷剂量热器的整机性能测试实验台。试验在蒸发温度为-40℃的商用制冷温区进行,系统研究了在不同蒸发温度、冷凝温度、过冷度、过热度等工况下的性能。实验结果与R404A进行了比较,包括压比、压缩机功耗、制冷量、COP、吸气温度。实验结果表明,该新工质COP比R404A高9.2%至14.2%。     

复叠系统低温级制冷剂的循环性能对比实验

通过实验测试,比较了不同冷凝温度和蒸发温度下复叠系统低温级常用制冷工质R13、R23、R503和RS08B的COP、压比及制冷量等循环性能,又结合各制冷工质的环境性能、热工性能,分析了现有常用复叠系统低温级制冷工质各自的优缺点,为新工质的开发及进一步的制冷性能对比实验工作提供了有益的帮助.