跨临界CO2热泵空调系统仿真优化研究

为了研究跨临界CO₂热泵空调系统在不同工况下的制热性能,应用MATLAB软件,对带回热器的跨临界CO₂系统进行仿真研究。针对系统内排气压力P_cond、蒸发温度T_evp、气冷器排气温度T_out、过热度ΔT等因素,探究其对系统制热COP的影响。研究结果表明：T_evp、ΔT每升高1℃,系统COP分别上升5%～7%、0.1%～1.3%;T_out每增加1℃,系统COP降低0.17～0.04。通过仿真研究得出,跨临界CO₂系统的最优排气压力P_cond＿opt,并拟合得到其计算关联式。     

采用自然工质的冰场制冷系统性能分析

制冷系统在冰场建筑节能与环保方面有着巨大的潜力。以哈尔滨、北京和广州三城市为例,从热力学性能、运行能耗、经济性以及碳排放四个方面对采用CO₂和NH₃两种自然工质的冰场制冷系统性能进行了分析。结果表明：当室外温度在5℃以下时,CO₂制冷系统的COP高于NH₃制冷系统,双级CO₂系统相对NH₃-CO₂系统和NH₃-CaCl₂系统分别提高12%和25.1%;当室外温度在5—20℃时,CO₂系统和NH₃系统COP相接近;当室外温度高于20℃时,CO₂系统COP相对NH₃系统低46%左右。相对CaCl₂作为载冷剂,CO₂作为载冷剂可减少90%以上的载冷剂泵功。在三个城市的气候条件下,NH₃-CaCl₂系统的初投资最低,NH     

结霜工况下重力供液与直接膨胀供液制冷系统运行特性

以R404A为工质,用热平衡法测试结霜工况下直接膨胀供液制冷系统以及重力供液制冷系统在不同蒸发器供液高度时的系统的运行特性,并进行比较。研究表明:在重力供液制冷系统中,蒸发温度和压力高于直接膨胀供液制冷系统,且受供液高度和环境温度影响;在不同供液高度时,重力供液制冷系统压缩机吸气压力高于直接膨胀供液制冷系统压缩机吸气压力,供液高度的增加,吸气压力升高,压缩机的排气压力的变化趋势与蒸发压力相似;重力供液制冷系统制冷量高于直接膨胀供液制冷系统制冷量,且随蒸发温度升高而增大,但制冷量的增加幅度却有着相反的变化趋势。供液高度为1200mm时,制冷量最大增幅达到35.59%;重力供液制冷系统COP大于直接膨胀供液制冷系统COP,重力供液制冷系统存在最佳供液高度。     

R404A/CO2复叠式制冷系统的熵分析

为了研究R404A/CO₂复叠式制冷系统的性能,对其进行了热力学分析。采用理论计算和熵产最小法分析蒸发温度T_e、冷凝温度T_k、冷凝蒸发器的传热温差△T等参数对该系统的性能、部件及整个系统的熵产的影响。结果表明,给定T_e、T_k和△T时,在最佳低温级冷凝温度下,系统COP取得最大值,系统总熵产取得最小值;高温级节流阀和压缩机、冷凝蒸发器和低温级压缩机的熵产约占总熵产的80%。     

R32、R290滚动转子式压缩机的热力性能对比研究

建立了滚动转子式压缩机热力学稳态仿真模型,在相同理论容积输气量的条件下,分析了吸气过热度、蒸发温度、冷凝温度对以R22、R32和R290为制冷工质的滚动转子式压缩机热力性能的影响规律。对比研究表明:在相同工况下,R22的性能系数COP最大但与R32接近,R290的COP最小;若压缩机高低压比降低,COP增加明显;当仅增加吸气过热度时,R32、R22的COP变化很小,而R290的COP增加较为明显,并逐渐接近R32和R22;吸气过热度仅对排气温度有较大影响,而对质量流量、功率、制冷量、COP的影响很小,蒸发温度、冷凝温度对热力性能的影响更显著。     

高温级输气量对变频复叠制冷系统的影响

为了研究高温级输气量对R410A/R410A变频复叠制冷系统的影响,搭建了变频复叠制冷系统实验台。实验研究了高温级输气量在不同工况下对R410A单一制冷剂变频复叠制冷系统性能的影响规律。实验结果表明:冷凝温度为30℃、蒸发温度为-34～-42℃,高温级压缩机排气温度低于120℃,系统可以安全稳定运行;蒸发温度为-42℃时,高温级输气量从4.44×10~(-4)m~3/s增加到8.82×10~(-4) m~3/s,系统制冷量增加了81.65%,即高温级输气量每增加5.5×10~(-5) m~3/s,制冷量平均增加10.21%;蒸发温度越低,制冷量增长速度越快;系统性能系数COP随着高温级输气量的增加先增大后减小,存在最佳输气量,通过工况及高温级输气量对系统影响的实验结果拟合得到了COP的优化关联式和最佳高温级输气量的优化关联式,为实际应用中高温级输气量的选择提供参考依据。     

应用于超低温区二元复叠制冷系统热力学性能分析

本文以超低温区的R290/R170复叠制冷系统为对象,利用Aspen Hysys建立其理论模型,通过改变系统的各运行工况研究得出系统的COP、质量流量比m_L/m_H、低温级压缩机排气温度等参数的变化规律。结果表明：系统COP、质量流量比随低温级蒸发温度、冷凝器出口工质过冷度的升高而升高,随高温级冷凝温度、低温级工质过冷度、复叠温差的升高而降低。在满足超低温要求的前提下,复叠温差对系统性能的影响最为显著。     

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。     

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。     

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。