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.     

以ZHR02为制冷剂的中高温热泵实验研究

中高温热泵混合工质ZHR02在油溶性、热物性、材料相容性、环保指标等方面的综合性能优越,为中高温热泵新型工质。文中设计了中高温热泵机组,选取ZHR02作为制冷剂进行了中高温热泵实验研究。研究表明,机组在名义工况下能够稳定生产70℃左右的热水,COP达4.3。     

R717与R22在开启式螺杆压缩机中的性能对比试验研究

依据国标GB/T 5773-2004《容积式制冷剂压缩机性能试验方法》,以吸气管路流量计法和气体冷却器法为试验方法,搭建了开启式螺杆压缩机的性能测试平台。分别以R717和R22为制冷工质在冷凝温度为30℃和40℃,蒸发温度从-35℃~5℃范围内进行了试验研究。结果表明,在测试工况条件下,R717工质的容积效率比R22高3%左右,轴功率高6%左右,COP高6%~10%。     

零ODP的中高温热泵工质HTR04实验研究

本文综合考虑了环保和中高温水源热泵对制冷剂的特殊要求,通过研究工质的热物理性质、材料相容性、油溶性,研发了一种臭氧层破坏潜能(ODP)为零的非共沸中高温热泵混合工质HTR04,并在中高温水源热泵试验台机组上进行了新工质的热工性能试验.实验结果表明该工质能够稳定产生80℃的热水,且有较高的性能系数,可与R134a压缩机兼容.该工质的实际工程应用前景良好.     

水蒸气超高温热泵系统的实验研究

近年来以低温室效应(GWP)的制冷剂的蒸汽压缩式高温热泵一直是余热回收领域的研究热点。为获得更高的输出温度,本课题组搭建了一台采用自然工质水作为循环冷媒的超高温热泵样机并进行了实验测试。实验结果表明蒸发温度为80℃,冷凝温度从115℃升至145℃时,热泵的COP从4.88降至1.89。在85℃蒸发,117℃冷凝时,最高COP为6.1,制热量为285 kW,同时在85℃蒸发时,该热泵的最高冷凝温度可达到150℃,此时COP为1.96。在相同的温升下,热泵的COP和卡诺效率都随着输出温度的升高而增加,因此我们认为该热泵更适合高温输出的应用场合。     

电动汽车空调涡旋压缩机低压补气特性模拟研究

为解决超低温工况下纯电动汽车普通热泵空调系统运行时,压缩机排气温度过高和制热性能衰减严重,甚至无法正常运行等问题,设计了一种低压混气型电动汽车热泵空调用涡旋式压缩机,在课题组前期研究的基础上建立低压混气型涡旋压缩机的数学模型,并用实验结果对模拟计算值进行验证。结果表明,模拟值与实验值最大误差小于5%,该模型能够较好地预测系统性能。     

基于三元混合工质高温压缩式热泵循环性能研究

工业生产中存在大量的70～80℃的余热未被回收利用,如果利用热泵将这部分余热转化为高品质工业蒸汽则可大大降低工业能耗和污染物排放。本文研究一种回收废水余热制取蒸汽的高温热泵系统,在蒸发器侧水进出口温度80/70℃和冷凝器侧水进出口温度90/120℃设计工况下,针对该换热过程"大温差"和"高冷凝"的换热特点分析对比不同非共沸工质的循环性能。首先对比了多种二元混合工质的循环性能,得到性能较为优良的混合工质R124/R141b(0.45/0.55).为保证压缩机安全运行添加第三元组分以降低排气温度和压力,结果表明:三元工质R365mfc/R124/R141b(0.55/0.405/0.045)综合性能较佳,其COP达到4.9,并且单位容积制热量为4110 kJ/m~3,同时排气温度125℃和冷凝压力为1595 kPa,综合性能优越并满足压缩机安全运行要求。     

压缩机转速对电动汽车热泵空调制冷的影响

针对目前在压缩机转速对电动汽车热泵空调系统制冷性能的影响,尤其是对标准制冷与高温制冷性能的影响和对比分析较少的现状,在依据该课题组研究成果上,设计了一套带低压补气的电动汽车热泵空调试验台,研究了两种工况下不同压缩机转速对系统制冷性能的影响。结果表明:压缩机转速在3 000～5 000 r/min时,相比标准工况,高温工况冷凝温降减小5.7%～5.3%、COP减小26%～21.3%、制冷量减小1.8%～5.6%、出风温度增大10.4%～8.9%。     

低温水源复叠式高温热泵系统特性模拟研究

低温水源复叠式高温热泵系统可以有效利用低温水源,稳定制取80℃高温热水。利用C语言建立工质热物性、系统主要部件以及整个热泵系统数学模型。通过分别调节低温水源温度、低温水源流量及低温级压缩机频率三种模式发现模拟值与实验数据对比最大误差不超过4%。另外研究了低温水源温度及低温水源流量对系统性能的影响。     

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。     

高温热泵跨临界循环最优压力的理论分析

优化控制跨临界循环高压,是保证系统高效、稳定运行的关键。文中以HFC125为模拟工质,通过一个基本跨临界循环,得到了不同工况下各个循环参数与高温热泵跨临界循环高压之间的关系。根据结果发现,在一定工况下,高温热泵系统存在一个最优循环压力,最优循环压力主要受蒸发温度、冷凝器出口温度、过冷度和压缩机性能的影响。应调节此临界循环尽可能在最优压力附近工作。     

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%。     

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。     

中高温热泵混合工质的循环性能分析

针对传统制冷剂R22和R134a在中高温领域的使用限制,探究以R22,R134a为核心的非共沸混合工质在热泵系统中的应用,通过建立混合工质在系统循环中的热力学模型对初步筛选的六种高温工质进行系统循环模拟分析,探讨热泵系统在设定工况下最适宜的混合工质及其配比,结果表明:冷凝区间60～80℃内,R22+R124和R134a+R142b相比其他组合有较好的循环性能,在冷凝温度为75℃,蒸发温度分别为20℃、7℃、0℃三种工况下,R22+R124的最适宜配比为0.65/0.35、0.4/0.6和0.3/0.7,R134a+R142b的最适宜配比为0.8/0.2,并且与R22+R142b进行比较,在对应工况下,R22+R124的单位容积制热量是R22+R142b的1.33、1.26和1.24倍。     

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。     

R245fa中高温热泵循环性能实验研究

近年来,高温热泵机组广泛应用臭氧破坏势ODP为0、温室效应GWP较低的R245fa工质,为此,本文对机组的膨胀阀和水系统进行优化改进,并对R245fa过热度实现精确控制,而后在蒸发器侧平均水温为40～60℃的工况下进行实验。结果表明,在蒸发器侧平均水温60℃时,冷凝器侧出水温度最高可达105.8℃,此工况下的COP为2.701,此时排气温度和冷凝压力均较低,符合机组安全运行的要求。     

中高温热泵新工质HTR02实验研究

本文从中高温水源热泵对制冷剂的特殊要求入手,通过研究工质的性质、材料相容性、油溶性,开发了一种综合性能较好的混合工质HTR02。通过对新工质在中高温水源热泵试验台机组的大量热工性能试验以及对试验结果的误差和性能分析,表明该工质能够产生75℃左右的热水,有较高的性能系数,具有很好的应用前景;最后还引用比容积压缩功的方法讨论了新工质充灌原有R134a压缩机时的匹配问题。     

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.     

单转轮除湿空调系统夏季工况实验研究

介绍了单转轮除湿热泵空调系统,通过实验,对其系统进行了夏季工况除湿性能研究。当除湿区入口干球温度在28℃~40℃之间以温差2℃为一工况增加,温度一定时含湿量在8~20g/kg之间以2g/kg为一工况增加时,新风按20%比例与回风混合,混合风由硅胶转轮除湿后再经过热泵蒸发器冷却降温送入空调区。实验结果表明,从热泵蒸发器处理后的空气温度稳定在20℃左右,满足送风要求;从热泵冷凝器出来的空气温度为60℃左右,满足对转轮再生温度的要求;热泵机组的COP均值为2.7;硅胶转轮除湿率均值为0.32,除湿效率比较明显。     

油润滑压缩机驱动的脉管型双活塞斯特林制冷机的实验研究

脉管型双活塞斯特林制冷机采用脉管(热缓冲管)将膨胀活塞从低温端移至常温端,提高了系统的可靠性.本文采用油润滑压缩机作为脉管型双活塞斯特林制冷机的驱动源,利用弹性膜传递声功并将制冷机侧的工作气体与压缩机侧被污染的气体隔开,解决了大功率无油润滑压缩机成本高且难以获得的问题.初步实验以氦气为工质在2.5 Mpa、15 Hz工况时,-80℃获得了200 W的制冷量,-9℃获得了400 W的制冷量.为低成本、高效率、-80℃温区的大制冷量制冷机提供了一个新的选择.