回热循环对航天器热泵系统性能影响研究

为研究R12回热循环对航天器单级蒸汽压缩式热泵系统性能的影响,搭建了热泵性能测定实验装置,从排气温度、耗功量、制冷量及制冷系数等方面分析了回热循环对热泵系统性能的影响。结果表明:在有、无回热循环两种工况下,实验测得的排气温度、耗功量、制冷量、制冷系数均随量热器温度的升高而增大;同一量热器温度下,回热循环在提高系统制冷量的同时会增加压缩机耗功,引起排气温度升高,但制冷量的增长幅度大于压缩机耗功的增长幅度。当量热器内温度为16℃、20℃、24℃、28℃时,回热循环带来的制冷系数增长率分别为50%、39.6%、32.7%、27.6%。因此R12回热循环对提高系统制冷系数是有效的。在此基础上,基于Aspen Plus软件建立了实验流程模型,采用NRTL-RK物性方法对有、无回热热泵循环进行模拟计算。模拟结果与实验结果两者间误差较小,说明软件模拟实际热泵流程的可靠性较高,今后可进一步利用Aspen Plus软件作热泵系统性能的深入研究。     

新型双蒸发两级压缩/喷射制冷系统性能分析

为提高两级压缩制冷系统性能,提出了一种新型双蒸发两级压缩/喷射制冷系统,建立了系统热力学计算模型,对不同工况下的系统性能进行了研究。结果表明:当低温蒸发器和高温蒸发器的蒸发温度升高时,新系统性能系数和单位容积制冷量都增大;当冷凝温度升高时,性能系数、制冷量和相对于传统系统的性能系数提升率都减小;当蒸发和冷凝温度固定时,随着中间温度的升高,性能系数先增大后减小。在低温蒸发器和高温蒸发器的蒸发温度分别为-10℃和0℃、冷凝温度为40℃的情况下,当中间温度为20℃时,性能系数达到最大值4.7,与传统系统相比新系统性能系数提升率均在17%以上。     

L20在家用空调器中替代R22的理论分析北大核心

L20制冷剂是基于HFO制冷剂R1234ze(E)开发出的新型低GWP非共沸制冷剂,用于替代R22。其组成成分为R32、R152a和R1234ze(E),ODP值为0,GWP值为295。对其热物理性质、制冷循环理论计算以及替代R22时CO2减排率进行了分析。结果表明,除了有较大的滑移温度以外,L20和R22有相似的饱和蒸气压力-温度曲线,其导热系数高于R22;在空调标准工况下其单位质量制冷量为R22的115%,单位容积制冷量与R22的基本一致;压缩机排气温度比R22低2.2℃。在替代R22时,可减少86%的CO2排放量。     

L20在家用空调器中替代R22的理论分析

L20制冷剂是基于HFO制冷剂R1234ze(E)开发出的新型低GWP非共沸制冷剂,用于替代R22。其组成成分为R32、R152a和R1234ze(E),ODP值为0,GWP值为295。对其热物理性质、制冷循环理论计算以及替代R22时CO2减排率进行了分析。结果表明,除了有较大的滑移温度以外,L20和R22有相似的饱和蒸气压力-温度曲线,其导热系数高于R22;在空调标准工况下其单位质量制冷量为R22的115%,单位容积制冷量与R22的基本一致;压缩机排气温度比R22低2.2℃。在替代R22时,可减少86%的CO2排放量。     

跨临界二氧化碳蒸气压缩/喷射制冷循环性能比较

本文从系统的COP、制冷量和有效能分析三个方面比较了跨临界CO2蒸气压缩／喷射循环、蒸气压缩／回热制冷循环和常规的蒸气压缩制冷循环的性能．结果表明,在本文研究工况下,喷射循环的性能系数最大值比回热循环高 18．6％,比常规循环高22．0％．喷射循环的制冷量比回热循环高8．2％,比常规循环高11．5％。有效能分析表明喷射循环极大地减小了节流损失,冷却放热损失和压缩损失也有相应的减少．     

基于HYSYS二元复叠制冷系统模拟分析

针对环境试验装置制冷系统设计效率低、设备选型依据缺乏等问题,文中在制冷量2kW、蒸发温度-80℃条件下,基于HYSYS建立了R404A/R23二元复叠制冷系统模拟流程,通过该流程较快速准确地确定了各操作单元工况参数,探讨了影响制冷系统设计科学性和先进性的主要指标。结果表明,高低温级冷凝温度和蒸发温度的确定对于系统回气压力、制冷量、总功率有着重要的影响,在进行制冷系统设计和设备选型时,需要综合根据试验指标及自身情况确定一个最适合该装置的系统方案。     

新型双蒸发制冷系统制冷剂的研究

研究了喷射器内部流体流动过程,应用质量守恒、动量守恒、能量守恒对两相喷射器建立了热力学模型,分析了不同制冷剂对新型双蒸发制冷系统性能的影响。计算结果表明:新型双蒸发系统中,当蒸发和冷凝温度相同时,R152a的性能系数高于其他4种制冷剂,R143a的喷射系数、喷射器的压缩效率、制冷量和性能系数提高率均高于其他4种制冷剂;当蒸发温度不变时,性能系数提高率随着冷凝温度的升高而降低,冷凝温度为30℃时,制冷剂为R143a,性能系数提高率达20%。     

复叠式制冷循环软件设计及应用

设计了一款由Matlab中GUI界面开发研制的制冷软件,包括参数输入,制冷环境、界面互换,焓值检测以及结果显示五个窗口界面。该制冷软件,基于蒸发式压缩制冷循环原理,对复叠式制冷系统进行分析,根据蒸发温度,冷凝温度,制冷量确定压缩机功率,得出系统COP。同时,根据环境计算所需制冷量,并应用于恒温恒湿试验箱。通过实际制冷循环对比,发现计算结果与实际值的误差小于5%,从而证明软件的准确性。     

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。     

室外环境温度对房间空调器性能影响的试验研究

利用焓差实验室,改变室外环境温度,对空调器性能参数进行测量,并与标准工况下测定值对比,分析了制冷量、能效比、冷凝温度与蒸发温度等数据。实验数据表明,当空调器在制热工况下,将室外温度从额定工况7℃升高至15℃,蒸发温度升高,最高可达到7.1℃,制热量最大可增加20.8%,性能系数最大可提高13.2%;将室外温度从额定工况7℃降低至-1℃,蒸发温度降低,最低可达到-6.2℃,制热量最大减少25.2%,性能系数最大降低17.6%。当空调器在制冷工况下,将室外温度从额定工况35℃升高至43℃,冷凝温度升高,最高可达到61℃,输入功率增加16%,能效比最高降低11%;将室外温度从额定工况35℃降低至27℃,冷凝温度降低,最低可达到47.4℃,输入功率减小15%,能效比最大提高8.7%。     

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。     

供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响

为探究热泵供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响,保持室外环境温度15.5℃不变,调节热泵供水温度,测试冷却水流量、气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力、压缩机耗功量、系统制热量、气冷器热交换完善度、系统COP的变化情况。结果表明:供水温度由45℃升至85℃,气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力随之增加,冷却水流量随之减小。系统制热量增加了7.3%、气冷器热交换完善度下降了20.0%、系统COP下降了35%、压缩机功耗增加了65.1%。     

一种新型空气源高温热泵的热力学分析

本文提出了一种供热温度为80~100℃的新型空气源高温热泵循环(EIHP),该循环采用非共沸混合工质R290/R600a,利用内部自复叠技术和喷射器提升循环性能。针对EIHP循环建立了相应的热力学计算模型,并与传统热泵循环(CHP)进行了对比研究。根据计算结果,当冷凝器出口温度为100℃,蒸发器出口温度从25℃下降到-10℃时,相较于CHP循环,EIHP循环的COP提高了15%~27%,压缩机压比降低了20%~46%,容积制热量提高了22%~51%。此外,本文还研究了冷凝器出口温度,工质配比等参数对循环性能的影响情况。     

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。     

气液双热源耦合热泵空调性能模拟研究

建立了气液双热源耦合换热器的耦合换热模型,并对其在耦合热源热泵空调中应用时的制热工况进行了性能模拟研究。模拟结果显示,使用该气液双热源耦合式换热器的耦合热源热泵空调系统,气液双热源模式与单空气热源模式相比,制热量和COP均有明显提高,低温时性能提高更为显著。当室外温度为-15℃时,双热源热泵的制热量较单一空气源热泵提高比例进一步增大,制热量提高近40%,COP提高近30%。     

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。     

基于平行流扁管吸附式制冷系统性能实验研究

设计了一种新型平行流铝扁管吸附床结构,搭建了吸附式制冷实验台。通过实验研究不同运行参数下的吸附式制冷系统性能差异,比较不同热源和冷源温度、换热流体流量下吸附式制冷系统COP的变化。结果表明,当冷、热源温度为10℃和60℃,换热流体流量为0.26 kg/s时,新型吸附式制冷系统COP达到最大值0.35。当冷源温度在20℃附近时,增大热源温度可有效提高吸附式制冷系统COP,并且换热流体流量越大,增加的幅度越明显;当换热流体流量在0.13~0.26 kg/s范围内时,系统COP随着冷源温度的增大剧烈下降,并且换热流体流量越小,下降趋势越显著;当热源温度在55~60℃范围内时,COP随着换热流体温度的增大明显增大,并且冷源温度越高,COP增大的趋势越明显。     

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。     

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。