冷却水流量对CO2空气源热泵气体冷却器换热性能影响的实验研究

以CO_2为工质,对空气源热泵热水器矩形螺旋套管气体冷却器的换热特性进行实验研究,搭建了空气源热泵热水器实验台,测试分析冷却水流量的变化对冷却水进出口温差、CO_2进出口压力与温度、CO_2质量流量、气体冷却器总换热量、总传热系数及热泵系统COP等参数的影响,探究其对气体冷却器换热性能的变化规律。结果表明:随着冷却水流量的增加,冷却水进出口温差、CO_2进出口压力和温度均呈下降趋势,CO_2质量流量则呈上升趋势;气体冷却器的总换热量增加49.70%,总传热系数增加57.55%,COP增加73.41%,增幅较大;而气体冷却器换热效能系数仅增加1.77%,变化趋势不明显。     

基于传热窄点分析的跨临界CO2系统稳态性能研究

基于传热窄点研究了固定气体冷却器进出口水温时,高低不同的进水温度、不同的出水温度、排气压力、蒸发温度、过热度以及换热面积对于系统性能的影响。结果表明:随着进出口水温的升高和换热面积的减小,系统COP逐渐减小,并且最优高压压力逐渐升高;随着蒸发温度的升高,系统COP逐渐增加,最优高压压力逐渐升高;增加过热度只会在排气压力较低时提高系统的COP。当处于部分负荷工况时,冷端温差随负荷率的增加而减小;对于气冷器进出口水温温差大的工况,当负荷率小于1时传热窄点会位于换热器中间位置。在负荷率到达1时,传热窄点恰好移动到冷端。当负荷率大于1时,传热窄点一直稳定在冷端;对于气冷器进出口水温温差小的工况,当负荷率小于1时,传热窄点就已经到达冷端,并随着负荷率的增大一直稳定在冷端;部分负荷下的COP总是小于设计负荷下的COP,实际负荷偏离设计负荷越远,系统的COP越小。     

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。     

补气技术应用于低温变频空调器的实验研究

针对电动客车用热泵空调器在低温工况下压缩比大、排气温度高、容积效率偏低、系统性能降低等突出问题,提出了带经济器的补气技术,并对系统循环过程进行理论分析,测试了在-15℃的环境温度、不同压缩机转速下,补气技术对电动客车用低温变频空调器的性能影响。结果表明:与不补气的热泵空调器相比,采用补气技术可显著降低压缩机排气温度,使系统安全可靠运行,特别是压缩机转速为5000r/min时,不补气时排气温度高达116.7℃,而补气时排气温度为99.6℃,相比下降了14.7%;采用补气技术提升了系统制热量和制热性能系数COP,且随着压缩机转速的提高,其效果更加显著,当压缩机转速由2000r/min提高到5000r/min时,与不补气的热泵空调器相比,系统制热量提升了16.2%~22.7%,COP提升了2.8%~14.2%。     

纯电动客车热泵型空调系统中压补气供热循环特性模拟研究

基于纯电动客车低温运行特性,以R407C为循环工质,对建立的中压补气增效型纯电动客车热泵空调系统进行模拟研究。运用C语言,对系统的压缩机排气温度、制热量、COP进行模拟计算,并把模拟结果与实验结果进行比较。结果表明:在-20℃的低温工况下,相对于不补气系统,中压补气系统的压缩机排气温度降低17. 7℃,制热量增加64%,系统COP提高51%。     

小型水源热泵机组变工况运行实验研究

本文以自行设计、开发的水源热泵机组为例,通过实验,研究了该热泵在制热模式下,蒸发器侧供水温度和流量变化对系统的运行参数和能耗的影响规律。结果分析表明,系统耗功率随供水温度的升高而降低,随供水流量的增加而升高;提高供水温度或增加供水流量,系统制热量及供热系数均会增加,水温每升高1℃,制热系数COP平均增幅1.94%,供水流量每增加0.5m3/h,制热系数COP平均增幅6.75%,室内温度每提高1℃,制热系数COP平均降幅2.47%。     

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。     

CO2跨临界水-水热泵系统实验研究

对CO2跨临界水-水热泵系统进行研究,并搭建实验台进行测试:系统中添加回热器与否的两种情况下,通过改变蒸发温度、冷冻水的流量和温度、冷却水的流量和温度,测试系统的制热系数COPh和制冷系数COP。结果表明,蒸发温度升高,系统的COPh、COP也随之增加;而冷冻水流量增加,系统的COPh、COP增加不明显;增加回热器后随着冷冻水温度升高,系统COPh和COP上升趋势显著;冷却水流量增加对系统性能的影响很大;随着冷却水温度的升高,系统的换热量降低,导致系统的COPh和COP随之降低。通过以上实验证明在相同的工况下,添加回热器可提高系统的性能。     

小型复叠式空气源热泵采暖系统性能影响因素的实验研究

本文探讨了循环水流量﹑热水温度及环境温度等参数对小型复叠式空气源热泵采暖系统性能的影响。实验结果表明:在一定温度范围内,随着制取热水温度的升高,热泵的制热量逐渐降低,热泵的输入功率逐渐增大,系统COP呈下降趋势;当制取的热水温度相同、环境温度较高时,热泵的制热量、热泵平均COP值较高;在一定流量范围内,循环流量越大,热泵的制热能力越高,当制取热水的温度相同时,大循环流量下高温环路的压缩机排气温度越低,运行越稳定。     

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。     

低温空气制冷速冻系统性能的实验研究

对使用空气动压轴承的升压式空气制冷速冻系统进行了实验研究,分析了压气机进口压力、散热器冷边风量及回热器对系统性能的影响。实验结果表明:增大压气机进口压力和散热器冷边空气流量均可降低涡轮出口温度,提高系统制冷量;系统COP随着压气机进口压力的升高而增大,但是增大幅度逐渐减少;系统增加回热器后,涡轮出口温度最多可降低约67%,系统制冷量和COP最多约可增加45.5%,其中涡轮出口温度最低约可降至-50℃,系统COP最大可达0.7左右。     

极端高温环境下空气源热泵冷热水机组制冷实验研究

针对现有空气源热泵冷热水机组高温环境运行效果差、效率低、排气温度过高导致停机等问题,设计一套基于准双级压缩循环理论,以R410A为制冷剂的中压补气型空气源热泵冷热水机组。在50℃极端环境温度下,采用中压补气技术,对系统的制冷性能进行实验研究。结果表明:(1)系统出水温度由10℃增至15℃时,制冷量增加77.28%,EER提高59.02%,系统的制冷量、功率和EER均随出水温度的升高而增加;(2)相较不补气模式,系统排气温度由111.9℃降至106.23℃,制冷量由14.14 kW增至16.05 kW,可有效降低排气温度,提升制冷量,能更好提高系统超高温制冷时的稳定性。     

CO2/R170共沸混合制冷剂应用于冷柜系统的热力学性能分析

基于一套小型冷柜系统建立了热力学模型,将纯CO2制冷剂和CO2/R170共沸混合制冷剂分别应用于该系统,详细计算了系统的性能参数和[火用]效率,并进行了全面的对比。研究结果表明:CO2/R170共沸制冷剂可显著降低排气温度,在所研究的范围内,最高可达16℃;在系统COP及[火用]效率方面,CO2/R170共沸制冷剂存在劣势;随着气冷器出口温度升高,系统的COP及[火用]效率方面的劣势不断减小,而降低排气温度方面的优势在持续增大,且压缩机的压缩比越来越低。因此,将CO2/R170共沸制冷剂应用于冷柜具有很强的可靠性,且更适用于气冷器出口温度较高的系统。     

耦合热泵换热器的原理及变工况性能研究

工业能耗占我国总能耗超过70%,而其能源利用效率不足50%,因此工业余热高效回收利用是节能减排的重要途径之一。热泵技术是提升能量品位的有效方法,但吸收式热泵需要配置三个不同温度品位的热源或热汇,而电动热泵受热力学循环、工质物性、压缩机耐温耐压限制以及避免润滑失效一般只能工作于有限温度范围(<100℃)之内,因此该研究将吸收式循环与压缩式循环进行深度耦合,用于直接回收工业余热制取高温热水,同时确保压缩机的安全稳定运行.该文首先分析耦合热泵换热器的运行原理,其次建立了耦合热泵换热器的数学模型,最后对模型进行求解分析了关键参数对耦合热泵换热器性能影响变化规律。在设计工况下,当制取133℃热水时,耦合热泵换热器COP达到3.6,压缩机排气压力为1.2 MPa,排气温度为79℃,远低于压缩机耐温耐压上限和润滑油失效温度,因此耦合热泵换热器在利用余热制取高温热水或蒸汽领域具有一定的应用潜力。     

Experimental study on performance optimization of air source heat pump using DOE method

ASHP system is extensively applied to maintain indoor thermal environment but contributes to high building energy consumption. Better energy efficiency is possible through cooling performance improvements. This study investigates, using full-scale experiments, the cooling performance of ASHP. In the series of experiments, we vary the major influencing factors—evaporator inlet air temperature, air velocity, and compressor frequency and measured their impacts on response variables that include cooling capacity, compressor power, and the COP. The design of experiment (DOE) approach is used to plan and analyze the experiments. The results show that cooling capacity of ASHP system significantly increases with the rising evaporator inlet air temperature, air velocity, and compressor frequency. However, because of increasing fan and compressor power with rising air velocity and compressor frequency, COP dramatically decrease. Finally, the study of develop a simple predictive model for assessing the COP of ASHP. Comparing with the predicted and experimental results shows an agreement within 10% deviation, which indicates the suitability of the prediction model. Therefore, a predictive model can help system operators to set the optimal design parameters for achieving optimal COP performance of ASHP system.     

基于带闪蒸器的空气源热泵热风机试验性能研究

本文针对带闪蒸器的空气源热泵热风机的性能进行了测试、对比及数据分析,研究结果表明,随着室外环境温度在7℃-20℃之间下降时,两款热泵耗电量都在逐渐增加,带闪蒸器的空气源热泵热风机相较普通空气源热泵热风机的COP下降有变缓趋势,当室外环境温度为-12℃时,带闪蒸器的空气源热泵热风机的COP为2.43,而普通空气源热泵热风机为2.30;在-20℃时,带闪蒸器的空气源热泵热风机COP为2.15,普通空气源热泵热风机COP已降至1.98;带闪蒸器的空气源热泵比不带闪蒸器的空气源热泵性能提高大概8.6%左右。     

CO_2跨临界压缩式制冷循环理论分析

环保工质CO_2作为制冷剂用于空调领域再次受到广泛关注。文中对CO_2跨临界循环进行了热力学理论分析,分析结果表明:循环系统存在最优高压压力,使得其COP达到最大值;蒸发温度的升高或者冷却压力的降低都能提高COP,但都会降低效率;实际运行系统中,应该尽可能提高蒸发温度或者降低气体冷却器的出口温度。