热力膨胀阀在空气源热泵热水器系统中稳定特性的实验研究

本文对热力膨胀阀在空气源热泵热水器的稳定特性进行了实验研究.通过不同热力膨胀阀开度下的实验数据,分析了热力膨胀阀在系统中的稳定特性.分析了热力膨胀阀在空气源热泵热水器全年运行工况中存在的局限性.提出保证系统稳定运行的方法与建议;指出制冷剂充注量是系统稳定运行的另一个重要因素,只有同时很好地把握住热力膨胀阀开度和制冷剂充注量,才可能使系统运行在最佳工况.     

充注量对R290热泵热水器性能影响的实验研究

R290作为环保制冷剂已引起较大关注,为研究环保替代工质R290的充注量对热泵热水器系统性能的影响,在原R22空气源热泵热水器系统中进行了不同R290充注量的直接灌注实验。依据实验数据,分析了R290替代R22的可行性,研究了充注量的变化对加热时间、系统COP、系统耗电量、过热度、冷凝压力和蒸发压力的影响,并分析了产生影响的原因。结果表明:R290具备替代R22的可行性;充注量过多对系统性能及稳定性影响较大。     

环境参数对翅片管换热器表面结霜特性影响的实验研究

为了解决空气源热泵蒸发器在低温工况下的结霜问题,利用焓差法空调性能实验室搭建翅片管换热器结霜动态特性测试试验台,单独对翅片管换热器进行霜层生长特性影响研究,获得了翅片管换热器表面霜层厚度、结霜量及制冷剂制热能力等参数在不同迎面风速、空气温度及相对湿度情况下的变化规律。为延缓空气源热泵机组结霜、延长机组在低温工况下稳定运行时间提供了依据。     

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。     

补气技术对低温型空气源热泵热水器性能的影响

针对空气源热泵热水器在冬季低温环境下制热性能严重衰减的问题,开发了一种中压补气型空气源热泵热水器,搭建试验台,试验研究了测试系统在不同低温工况下的制热性能。结果表明:相对于不补气系统,中压补气系统压缩机排气温度明显降低,尤其在低温-7℃和-15℃环境下,分别降低16.7、12.1℃;当环境温度从7℃下降到-15℃时,中压补气系统制热量提高6.6%～27.1%,压缩机功率提高1.7%～22.2%,COP提高3.4%～4.8%。     

双热源空调-热水器一体机冬季制热的实验研究

冬季室外温度低时,空气源热泵系统的蒸发器会结霜,使系统COP降低。所设计的空调-热水器一体机可以制冷、制热、一年四季提供生活用热水。冬季室外温度低时,用太阳能加热后的水作为热泵的低温热源,可以提高热泵的效率。分别用空气源蒸发器和水源蒸发器独立工作使系统给房间制热,实验结果发现水源蒸发器工作时系统的COP平均值为3.56,空气源蒸发器工作时的COP平均值为2.51。     

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。     

冷库用翅片管风冷式冷凝器仿真与实验研究

针对某一低温实验冷库的翅片管式风冷冷凝器,建立其稳态分布参数数学模型。从冷凝器的结构型式入手,详细分析了换热管路的布置方式,针对制冷剂与空气间的流动换热方式,在热质平衡原理的基础上以划分微元的方式建立了冷凝器的稳态分布参数数学模型。最后,实验验证仿真数学模型的准确性。在-25℃、-30℃、-35℃和-40℃等四种库温点下进行了稳态实验,测得了四种库温点下冷凝器各监测点的温度和制冷剂侧、空气侧的换热量,分析了制冷剂冷凝过程中过热、两相和过冷状态的变化以及各个状态区的长度。然后以实验工况为计算条件,运行仿真计算程序,得到了四种库温点下冷凝器各监测点的温度和制冷剂侧、空气侧换热量的计算值,通过曲线图分析了计算值和实测值之间的偏差,验证了换热模型的准确性。结果表明:模型具有一定的可靠性和精度,可为该类装置的以及整个冷库系统的仿真和优化设计提供了一定的理论基础。     

地源热泵地下换热系统的实验研究

地源热泵地下换热系统对于地源热泵系统的稳定运行和地源热泵系统的投入成本起着关键的作用.为了对地下换热系统换热效果和周围土壤的温度场进行实验研究,我们在北京工业大学高科技能源楼建立了一套包含60套不同结构地下换热系统的实验台.利用温度及流量测试装置获得运行过程中温度变化并计算换热量,探求不同结构地下换热系统的换热情况.本实验台还可以收集系统运行过程中地下换热系统的传热温度扩散半径,实验系统不仅为地源热泵的设计提供了数据,而且为地源热泵的深入研究提供了平台.本文给出的部分实验结果证明,根据当地地质情况、负荷需求及系统运行模式配置能源井是至关重要的.     

太阳能辅助空气源热泵空调低温特性研究

为了改善和提高空气源热泵空调冬季低温环境下的工作性能,设计了以翅片-套管复合式换热器为核心部件,以太阳能低温热水作为辅助热源的太阳能辅助空气源热泵空调,并对该热泵空调进行了低温工况性能测试。实验结果证明,当室外环境温度低至-15℃时,太阳能辅助空气源热泵空调与单一空气源热泵空调相比,系统性能得到明显改善,COP提高50%以上。     

非共沸混合工质自复叠热泵循环试验研究

单级压缩式热泵冷凝温度与蒸发温度之差一般为40~50℃,非共沸混合工质自复叠循环具有工作温差大的优点,将其应用于热泵循环,则可产生较大的供热温差。该文通过搭建一个空气源自复叠热泵实验台,利用NIST公司的制冷剂物性数据库Refprop7,绘制出了混合工质的温度-浓度图。经过实验,分析了自复叠热泵循环工作温差的影响因素,得出了自复叠热泵气液分离器简单分离对增大工作温差的作用有限,增加工质的相对挥发度也不能显著改善热泵的运行性能等结论。并进一步得出了增设分凝设施可显著增大工作温差的结论。     

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。     

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。     

改进风冷螺杆热泵机组的分液器性能实验研究

风冷螺杆机组冬季风侧换热器作为蒸发器时存在分液不均问题,换热器集气管温度波动,影响制热量。通过实验测试找出原因:翅片换热器上下进风量不均;通过换热器各路铜管的制冷剂质量流量不均。调整换热器管路布置;计算调整混合室的内径获得雾状流。通过性能更好的分液器和适当的换热器设计,取得了较好的分液效果,提高了机组制热量。     

高温除湿干燥机的试验研究

本文介绍了作者自行设计的高温除湿干燥机,以及在工业木材干燥过程中的试验研究。该除湿干燥机的特点是利用清华大学研制的高温环保工质HTR01,配合R22压缩机组成热泵循环,达到提高除湿机出口风温,能够与常规蒸汽干燥窑干燥工艺相匹配的目的．通过对该高温除湿机的大量热工性能试验,以及对试验结果的性能分析,为设备的改进与性能的提高提供了基础．     

Performance of a Single-Family Heat Pump at Different Working Conditions Using Small Quantity of Propane as Refrigerant

The performance of a domestic heat pump that uses a low quantity of propane as refrigerant has been experimentally investigated. The heat pump consists of two minichannel aluminium heat exchangers, a scroll compressor, and an electronic expansion valve. It was charged with the minimum amount of refrigerant propane required for the stable operation of the heat pump without permitting refrigerant vapor into the expansion valve at incoming heat source fluid temperature to the evaporator of +10°C. The inlet temperature of the heat source fluid passing through the evaporator was varied from +10°C to ?10°C while holding the condensing temperature constant at 35°C, 40°C, 50°C, and 60°C, respectively. The minimum refrigerant charges required at above-tested condensing temperatures were found to decrease when the condensing temperature increased and were recorded as 230 g, 224 g, 215 g, and 205 g, respectively. The results confirm that a heat pump with 5 kW capacity can be designed with less than 200 g charge of refrigerant propane in the system. Due to the high solubility of propane in compressor lubrication oil, the amount of refrigerant which may escape rapidly in case of accident or leakage is less than 150 g.     

中高温工质在蒸发器中的换热模拟分析

本文采用分布参数的方法,建立了水源热泵中普遍采用的壳管式蒸发器稳态数学模型.通过中高温水源热泵试验台的实验数据同模拟计算结果的对比,验证了数学模型的准确性。应用此数学模型对中高温工质HTR01、HTR02及R134a在蒸发器典型制热运行工况,进行了模拟计算。得出了三种工质制冷剂侧换热系数沿管长的变化关系并对三种工质的换热性能进行了对比分析,为采用中高温工质的水源热泵换热器设计提供了参考依据.     

混合工质变浓度空气源热泵系统的研究

本文分析了不同浓度混合工质R32／R134a和纯质R22理论循环性能,应用新型变浓度实验热泵装置测定了混合工质R32／R134a的变浓度循环特性,并与纯质R22进行了比较。结果表明,混合工质R32／R134a具有较好的容量调节特性。     

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。