R134a、R410a和R1234yf双级热泵性能对比

针对一级节流中间完全冷却双级压缩系统,建立了能量方程并编制了程序,对R134a、R410a和R1234yf热泵系统压缩机排气温度、性能COP、压缩机耗功和■损失等进行了对比。结果表明:在环境温度为-25℃时,R1234yf的制热COP可达到1.766,仅比R134a和R410a约低4%和2.9%,低压级压缩机耗功分别比R134a和R410a约低18%和20%;高压级压缩机耗功分别比R134a和R410a约低21%和22%。在一定程度上,R1234yf制冷剂可作为R134a和R410a的替代工质。     

R1234yf热泵系统的能量和(火用)分析

低GWP值制冷剂R1234yf作为R134a较为理想的替代品而备受关注,该研究针对R1234yf热泵系统建立了能量和分析方程,分析了蒸发温度对系统COP、压缩机压比和损的影响。结果表明:R134a系统的制冷COP高于R1234yf系统1.07%-2.06%,制热COP高1.05%-1.74%,同时随着压比的不断升高,压缩机不可逆损失增大。现有的R134a系统不需作较大调整,可选用R1234yf替代。     

余热回收利用的高温热泵系统混合工质选择研究

开展高温热泵混合工质的理论研究,分析采用不同非共沸混合工质时热泵系统的热力学性能、经济性和环境性。研究结果表明:与纯工质相比,采用R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)和R245fa/R290(0.7/0.3)等优选的十三种混合工质时,热泵系统的压缩机排气温度与压力均有下降,系统COP明显提升,其中采用R161/R245fa(0.3/0.7)混合工质时热泵系统的COP最高。采用混合工质时热泵系统的投资回收期均相对于纯工质有所降低,其中采用propyne/R245fa(0.3/0.7)时热泵系统的投资回收期最短,其后依次为R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R600(0.5/0.5)、R161/1butene(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)等。同时,相对于其他混合工质,采用R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)和R245fa/R290(0.7/0.3)时热泵系统的TEWI值较低,环境性更好。综合而言,采用R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)、R245fa/R290(0.7/0.3)、R600/R1270(0.6/0.4)和R161/R600(0.4/0.6)等五种混合工质时综合性能较好,其中采用R161/R245fa(0.3/0.7)时热泵系统综合性能最佳。     

R1234yf/RE170混合工质用于汽车空调的可行性

目前汽车空调常用的制冷剂四氟乙烷(R134a)存在较高的温室效应指数(GWP=1 300),会对环境造成不利的影响。将R1234yf和RE170以质量配比为70:30组成新型混合制冷剂(代号NCUR04)应用于汽车空调中,通过热力学性质、环境特性、循环性能、安全特性、润滑特性方面综合考虑替代R134a的可行性,并与潜在替代制冷剂R1234yf进行对比。研究表明:NCUR04环境性能、热力学性质较R134a和R1234yf优异;单位质量制冷量分别比R134a和R1234yf高24.7%和66.2%;单位容积制冷量比R134a低4.5%,比R1234yf高5.9%;能效比(COP)分别比R134a和R1234yf高1.4%和8.8%;排气温度比R134a低2.4℃,比R1234yf高5.5℃;与POE润滑油互溶性良好。因此,NCUR04替代R134a用于汽车空调具有可行性。     

R134a和R1234yf太阳能辅助热泵系统性能对比

通过能量方程分析R134a和R1234yf太阳能辐照度、蒸发器温度和环境温度等因素对系统性能的影响。研究结果表明:R134a的COP略高于R1234yf,而R1234yf的排气温度低于R134a,因此在太阳能热泵中R1234yf可代替R134a。     

二元环保型混合工质一次分凝循环性能优化

应用定循环运行压比优化方法,对采用环保型二元混合工质的单级压缩一次分凝循环,进行了-60℃温度位的循环性能数值优化。计算结果表明,影响循环COP的因素有混合工质成分(工质组元、工质浓度)和循环压力位(循环低压和循环压比),必须综合考虑进行优化。不可燃混合工质R23/R134a、R23/R227ea和R23/R236ea中,R23摩尔浓度为0.55和0.6的R23/R236ea循环在压比为7和10时,分别有最大的COP;自然混合工质R170/R290、R170/R600a和R170/R600中,R170摩尔浓度为0.65和0.7的R170/R600循环在压比为7和10时,分别有最大的COP。     

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。     

R1234yf/R744和R134a/R744两种复叠循环性能对比

为了获得较低的低温环境,通过建立能量方程及辅助软件EES(Engineering Equation Solver)的编程,分析了R1234yf/R744和R134a/R744两种复叠式制冷系统的蒸发温度、冷凝温度、冷凝蒸发传热温差对系统性能的影响。结果表明:R134a/R744系统的COP略高于R1234yf/R744,R1234yf相对于R134a具有优良的环保特性,因此,在复叠系统中,R1234yf/R744可代替R134a/R744制取低温。     

采用CO_2天然混合制冷剂的制冷系统热力学分析

受工况条件的限制,CO2制冷系统在实际应用中往往需要采用跨临界循环,高压侧压力高达10MPa及以上。高的运行压力对系统各部件、设备的安全运行均提出更高要求,从而造成初投资增大。采用CO2混合工质,可以有效地改善纯的CO2系统存在的不足。针对三组CO2天然混合工质——R744/R290、R744/R600、R744/R600 a,在特定的工况条件下,对制冷系统进行了热力学理论分析和计算。探讨了混合工质中CO2不同质量配比、不同蒸发器出口制冷剂温度对系统制冷量、COP和冷凝压力的影响。结果表明:在相同工况下,R744/R290的冷凝压力比R744R/600高12~23%,比R744/R600 a高19~24%;R744/R290的COP值比R744/R600高33~41%,比R744/R600 a高25~32%。     

蒸发器夹点温差对ORC系统性能影响的研究

为研究蒸发器夹点温差对有机朗肯循环系统性能的影响,本文运用Aspen Plus建立系统模型,研究了不同工质(R245fa、R1234ze、R1234yf、R134a、R600a)和热源温度(105～165℃)对有机朗肯循环系统的热力性能的影响;此外,选取净输出功率、■效率、热效率和自定义的综合评价指标f(x)来衡量系统的性能。结果表明:随着夹点温差的增大,系统净输出功、■效率和热效率均降低,而f(x)值先降低后升高,即存在最优夹点温差。R134a、R1234yf、R1234ze、R600a、R245fa五种工质对应的最优夹点温差分别为18、9、12、15、15℃,其中R245fa的f(x)值最小,性能最佳。此外,工质为R245fa时,当热源温度为105℃时,系统性能最佳,最优夹点温差15℃。     

基于HFOs工质的有机朗肯循环系统热经济性能分析

本文建立了150℃地热水驱动的有机朗肯循环(ORC)系统热经济性能分析模型,对7种氢氟烯烃类(HFOs)工质和3种含HFOs的混合工质开展优化分析。以系统净现值(NPV)为优化目标,采用遗传算法对蒸发温度、过热度、蒸发/冷凝过程夹点温差和冷源出口温度等五个系统参数进行优化,分析各参数对系统热经济性能的影响。并将HFOs工质的热经济性能与R134a、R600a和R245fa进行对比。结果表明,R515A和R1234ze(E)的热经济性能最优,且均优于三种对比工质;其中,R515A的系统净输出功最大,R1234ze(E)的NPV最大,而R452B和R1234yf的热经济性能较差。     

三种高温热泵混合工质的理论研究

针对双热源热泵系统,理论分析了三种混合工质R245fa/R134a、R245fa/R152a和R245fa/RC270随R245fa质量分数变化时的系统热力学性能。结果表明:混合工质在特定配比时,系统热力学性能明显优于上述任一种纯工质。出口水温为80℃时,R245fa/R134a、R245fa/R152a和R245fa/RC270分别在R245fa质量分数为0.64、0.7和0.88时系统COP取得最大值,其值相应为4.74、4.68和5.15。三种混合工质中R245fa/RC270(0.88/0.12)的性能最高,与纯工质R152a相比,COF提高了约20%,产生单位质量热水的耗功降低了16.6%,并且压缩机排气温度和排气压力大幅降低。利用T-Q图分析了蒸发器和冷凝器中冷热流体间的温度匹配特性,发现采用混合工质后换热器中冷热流体的温度匹配性能明显变好,其中R245fa/RC270(0.88/0.12)温度匹配最佳。     

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。     

应用不同混合工质的自复叠制冷机组性能的理论分析

混合工质的不同直接影响到自复叠制冷机组的各项性能。在给定的工况下分析了R744/R600 a、R744/R290、R744/R134 a、R23/R134 a、R23/R22与R32/R600等混合工质的配比、蒸发器出口温度对机组的冷凝压力、制冷量、压缩机耗功和COP的影响。结果表明:R744/R600 a、R744/R290、R744/R134 a与R32/R600 a的最佳配比为35∶65,R23/R134 a的最佳配比为40∶60,R23/R22的最佳配比为30∶70,其中R744/R290系统的COP值为最大;低沸点组分增大情况下,R744/R290、R744/R134 a与R23/R22机组的制冷量和压缩机耗功随着先增加后减小,但R23/R134 a、R32/R600与R744/R600 a机组的制冷量和压缩机耗功一直增加;在最佳配比情况下,随着蒸发温度的升高,其机组的COP值不断增加,而冷凝压力几乎不变。     

R32/R290混合制冷剂用于热泵热水器系统循环性能分析

在热泵热水器名义工况下,基于换热器中传热窄点温差的限制,对R32/R290二元混合制冷剂在不同质量配比下热泵循环系统特性进行了热力学计算分析。结果表明,相同工作条件下,混合制冷剂R32/R290的最优质量配比为16/84,系统制热性能系数COPh为4.644,较R22系统提高了6.7%,分别比纯质的R32和R290系统高出3.2%和16.8%;在最优质量配比下,系统冷凝压力为2.308MPa,系统压比为2.793,压缩机排气温度为71.88℃。     

带膨胀机的HFC134a与HFO1234yf制冷系统分析

对带膨胀机的R134a与R1234yf制冷系统进行理论分析,并与不带膨胀机的系统进行比较。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。在制冷系统中加入膨胀机后,对HFC134a产生了显著的影响,在蒸发温度-10℃时变化最为明显,其单位制冷量增大32%,压缩机输入功率降低12.1%,系统COP降低19.8%,膨胀机的加入并没有影响HFO1234yf系统,其各项参数均未发生明显变化。在HFO1234yf制冷系统中应用膨胀机的效果逊于HFC134a制冷系统。     

R1234yf充注量对新型车用热泵空调系统制冷性能的影响

为了探究出新型车用热泵空调系统制冷剂R1234yf的最佳充注量,进一步提升系统制冷性能。本文以搭建的准二级压缩型热泵空调系统为研究对象,通过实时记录系统参数变化,对系统的制冷性能进行分析。结果表明：在制冷剂R1234yf充注量为550 g时,系统的制冷量和COP分别达到最高值6.34 kW、2.63,排气温度降低到最低值77.8℃;并且在充注量为550 g时,系统的过冷度与过热度出现交汇,此时系统的制冷性能最佳,系统运行最稳定。     

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。     

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。     

R1234yf在直线压缩机中替代R134a的实验研究

汽车空调系统中使用较多的制冷剂是R134a,但其GWP(全球变暖潜能值)高达1300,R1234yf作为一种新型制冷剂,其GWP仅为4,且具有与R134a相似的热力学性质。基于动磁式无油直线压缩机对R1234yf和R134a两种制冷剂的性能进行了试验分析,结果表明,当换热器温度分别为-3℃(蒸发器)、40℃(冷凝器)时,R1234yf和R134a的冷却能力分别为92 W和117 W;在冷凝器温度为50℃时,R1234yf的冷却性能与R134a几乎相同。验证了R1234yf替代R134a的可行性。