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.     

压缩/喷射制冷循环中喷射器引射室的最优压降

建立了蒸气压缩/喷射制冷循环稳定运行时两相喷射器的热力学模型,以常压沸点相差较大的制冷剂为工质,比较了两相喷射器引射室压降最优范围的差异,并在同一工况下,研究了不同工质压缩/喷射制冷循环的性能。结果表明:喷射器引射室压降存在最佳范围使压缩/喷射制冷循环性能接近最优值;在相同工况下不同制冷工质这个最佳范围不相同;在同一工况下,当采用压缩/喷射制冷循环时,不同工质的循环性能系数和单位容积制冷能力相比基本循环均增强了。研究结果为压缩/喷射制冷循环制冷工质的选择及两相喷射器结构的优化设计提供理论参考。     

喷射增效自复叠制冷循环工质选择

为选择适合喷射增效自复叠制冷循环的工质,选取R32/R1234ze、R23/R134a、R170/R290和R23/R227ea四组混合工质,计算分析在给定工况下不同工质对喷射增效自复叠制冷循环性能的影响,并与传统自复叠制冷循环进行对比。结果表明,在喷射增效自复叠制冷循环中,R170/R290制冷量最大,R23/R227e压缩机压比最小,R23/R227e具有最佳性能,其性能系数较传统自复叠制冷循环提高了13.8%—28.4%;各组混合工质均存在最优组分配比使循环COP最大。     

自然循环加热段内对流传热特性的实验研究

本文以常压去离子水为工质,对自然循环工况下上升加热段内单相水的对流传热特性进行了实验研究。实验结果表明,自然循环工况下上升加热段内工质的物性变化及由浮升力引起的自由流动对对流传热特性有重要影响。通过分析,提出了计算自然循环工况下上升加热段内单相水的对流换热系数的经验关系式。     

自复叠制冷循环中混合工质泄漏性能的研究

尽管自复叠制冷循环越来越广泛的用于深冷及普冷领域,对于循环中工质泄漏特性的研究却较少。以非共沸混合工质两相区的等温泄漏为基础,分析了在自复叠循环装置中各部件的泄漏对工质组成的影响,其中发生在冷凝器出口处、气液分离器和蒸发器出口处的泄漏对工质组成影响较大。以采用非共沸混合工质R600 a/CO2的自复叠低温冷冻箱为例,研究了不同泄漏点不同泄漏率的泄漏特性。结果说明当工质泄漏时混合工质组成和循环性能发生变化,在蒸发器出口处的泄漏对循环性能影响最大;当泄漏引起循环工质组成发生较大变化时,压缩机变容量和变压力比调节能力明显降低,此时系统不能满足设计工况的要求,工作性能变差。     

超临界CO_2及其混合工质布雷顿循环热力学分析

本文运用热力学第一、第二定律对分流、预压缩再热、改进再压缩超临界CO_2布雷顿循环进行了热力学分析,重点讨论了压缩机和透平入口工况(温度、压力)对循环热力学性能的影响。以改进再压缩循环为基础,进一步提出以CO_2为基底的混合工质布雷顿循环,分析了气体种类及加入量对混合工质布雷顿循环热力学性能的影响。结果表明:提高透平入口工况能够提高不同形式循环的效率;与压缩机入口温度对循环效率的影响相比,压缩机入口压力对循环效率的作用更大;在CO_2质量分数大于50%的情况下,加入氙气与氪气均可提高循环热效率,增幅最大分别为1.44%和3.04%,氙气与氪气对应质量分数分别为50%和26%;加入氮气反而使循环效率降低。     

自然循环加热段内摩擦阻力及对流传热的实验研究

以常压去离子水为工质,对自然循环工况下上升加热段内单相水的摩擦阻力及对流传热特性进行了实验研究.结果表明,自然循环工况下加热段内由浮升力引起的自由流动对摩擦阻力及对流传热特性有重要影响,自然循环与强制循环二种工况下加热段内的摩阻系数及对流换热系数存在明显差别;并且,自然循环工况下加热段内的摩擦阻力存在滞后现象.通过实验提出了计算自然循环工况下加热段内单相水的摩阻系数及对流换热系数的经验关系式.     

太阳能喷射制冷系统的新型替代工质优化选择研究

太阳能喷射制冷系统具有变工况间歇性工作特点,优良制冷工质特性是太阳能喷射制冷系统获得良好循环性能至关重要条件。因此,优化选择绿色环保替代工质对扩大太阳能喷射制冷系统工作温区和寻找太阳能喷射制冷系统的最佳变工况工作特性具有重要理论意义。文中在建立改进型太阳能喷射制冷系统热力学模型基础上,研究了以R161、R1234yf、R152a、R290、R134a及R600a为制冷剂的太阳能喷射制冷系统变工况热力学特性。结果表明,以R161为制冷剂的太阳能喷射制冷系统的性能系数平均(COP)值最高,其变工况循环性能明显优于R134a和R600a等制冷工质;绿色环保新型制冷剂R161是适用于喷射制冷系统变工况运行的优良替代工质。     

喷射/压缩制冷循环复合系统(CCRS)最佳工况的研究

使用机械压缩机的制冷循环(RAC/MC)和使用喷射器的冷却循环(EJC)进行复合,得到的新型节能循环系统即CCRS,COP值比单独压缩制冷循环系统的COP有明显提高。本文通过分析表明,合理的CCRS喷射冷却循环工况对GOP值的提高有很大影响;喷射工况一定时,当发生器中温度变化时,系统存在着一个最佳工况点;使用不同的工质,系统的性能也有明显的差异。     

Einstein制冷循环气泡泵的性能研究

基于Einstein制冷循环设计了气泡泵实验装置,以氨水为工质,对给定工况下气泡泵的性能进行研究。对沉浸比和加热功率对气泡泵的提升性能的影响进行分析,并将实验值与理论模型进行比较。结果表明:气泡泵的液体输送特性与气泡泵提升管管径、沉浸比、加热功率有关;气泡泵的液体流量随着加热功率增大、沉浸比的增大而增大,提升管内径对液体流量的影响不明显。实验结果与理论模型分析结果相一致。     

空调循环中HCs/阻燃剂混合工质的泄漏特性

结合空调循环分析了非共沸HCs/阻燃剂混合工质的泄漏特性,包括一定泄漏率下引起最大组成变化的泄漏点和工质相态、泄漏率-总组成变化关系、泄漏引起的组成变化对HCs/阻燃剂混合工质安全性与循环性能的影响分析。     

三种中高温热泵工质循环性能实验研究

采用改进型的循环性能对比实验评价研究方法,在水-水蒸汽压缩式热泵实验台上,对理论循环性能优良、样品可得的混合工质M3、M4和纯质HFC245fa,在冷凝温度90～95℃、蒸发温度40～65℃的工况范围内进行了循环性能对比实验研究.研究结果表明,与在冷凝温度90～100℃工况范围内实验性能较优的纯质HFC245fa相比,M3和M4的制热量和COP均明显高于HFC245fa,排温比HFC245fa高10℃左右,综合性能优于HFC245fa;两种混合工质中,M3的环境特性和循环性能最优.     

碳氢化合物/阻燃剂混合工质替代HCFC22的研究

为推进碳氧化合物(HCs)自然工质的安全应用,本文尝试引入阻燃组元,组成以自然工质为主体,环境特性、 安全性和循环性能俱佳的HCs/阻燃剂混合工质。对阻燃组元的选择原则和性能进行了探讨,通过理论循环分析,得出了 CO2/HC1270/R13I1等6种HCFC22替代物。     

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.     

新型冰箱制冷剂三氟甲醚与异丁烷的性能对比

本文对氟化醚类工质三氟甲醚(简称HFE143a)用作冰箱制冷剂的性能与现有冰箱制冷剂HC600a进行了对比。首先比较了新制冷剂HFE143a和现有冰箱制冷剂CFC12、HFC134a、HC600a和HFC152a/HCFC22等的基础热力性质。然后对HFE143a、HC600a和CFC12的冰箱标准工况制冷循环性能和变工况制冷循环性能进行了详细的理论计算及分析。分析表明:HFE143a完全适合做新一代冰箱制冷剂。     

NUCLEATE POOL BOILING HEAT TRANSFER OF BINARY MIXTURES WITH DIFFERENT BOILING RANGES

The nucleate pool boiling heat transfer data on a smooth flat surface were measured for three binary mixtures of HC600a/HFC134a, HC600a/HC290, and HC600a/HFC23. Much effort was made to investigate the influence of the boiling range on the pool-boiling heat transfer performance. From the experimental results, the HC600a/HFC23 mixture with a wide boiling range showed lower heat transfer coefficients (HTCs) than the mixture with a narrow boiling range such as HC600a/HFC134a and HC600a/HC290 systems. The measured data were also compared with the results predicted by five well-known correlations. It can be found that the average deviation is less than 25% for mixtures with narrow boiling ranges, but a larger deviation for mixtures with wide boiling ranges.     

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。     

润滑油对带膨胀机CO2跨临界循环的影响

本文对PAG、POE、PAO和AB四种润滑油特性进行了分析,结果表明PAG具有较好的综合性能.又从PAG/CO2混合物的溶解性和粘温特性证明了PAG比较适合CO2跨临界循环.最后对工质CO2夹带的微量PAG对压缩机、膨胀机、气体冷却器和蒸发器的性能影响分别进行了分析,并提出了超临界换热分析模型.结果表明润滑油虽然有助于改善压缩机、膨胀机性能,但造成了换热器性能的严重下降.     

Exergy-Based Multi-Objective Optimization of an Organic Rankine Cycle with a Zeotropic Mixture

In this paper, the performance of an organic Rankine cycle with a zeotropic mixture as a working fluid was evaluated using exergy-based methods: exergy, exergoeconomic, and exergoenvironmental analyses. The effect of system operation parameters and mixtures on the organic Rankine cycle’s performance was evaluated as well. The considered performances were the following: exergy efficiency, specific cost, and specific environmental effect of the net power generation. A multi-objective optimization approach was applied for parametric optimization. The approach was based on the particle swarm algorithm to find a set of Pareto optimal solutions. One final optimal solution was selected using a decision-making method. The optimization results indicated that the zeotropic mixture of cyclohexane/toluene had a higher thermodynamic and economic performance, while the benzene/toluene zeotropic mixture had the highest environmental performance. Finally, a comparative analysis of zeotropic mixtures and pure fluids was conducted. The organic Rankine cycle with the mixtures as working fluids showed significant improvement in energetic, economic, and environmental performances.     

一种新型分凝分离式混合工质内复叠节流制冷机的实验研究

混合工质节流制冷机正在许多方面获得越来越广泛的应用。文中提出了一种新型分凝分离式内复叠节流制冷循环 ,设计了一种具有内部传热和传质的分凝分离器并用此来代替传统的气液分离器 ;建立了相应的单级油润滑制冷压缩机驱动的实验系统 ,并分别进行了 1 2 0 K和 1 80 K两个温区的实验研究。在 1 30 K时获得了 60 W的制冷量 ;1 35K时获得了 74W的制冷量 ;1 55K时获得了 2 65W的制冷量。