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。     

室温磁制冷技术的研究进展

室温磁制冷具有绿色环保、内禀高效、低噪音与低振动等优点,有望成为室温制冷领域中的一种重要选择.本文首先简述了磁热效应等基本概念,阐述了磁制冷热力学循环,重点介绍由基本循环构成的复合式磁制冷循环、主动磁制冷循环以及耦合气体回热式制冷的主动磁制冷循环等.随后描述了室温磁制冷系统的不同维度数值模型的特点,介绍了模型中磁热效应、多层主动磁回热器、退磁效应等重要项的表述方式及其他因子对系统性能的影响.根据室温系统运动部件和运动方式的不同,将室温磁制冷样机细化为四类系统,包括往复磁体式、往复回热器式、旋转磁体式和旋转回热器式.结合样机的近期实验进展,分析了不同类别室温系统的结构、运行和性能等特性.最后,总结了室温磁制冷技术的未来发展趋势.     

平板磁制冷和热电磁复合制冷微元循环数值研究

本文借助COMSOL多物理场耦合软件,构建了二维瞬态平板磁制冷微元模型和热电磁复合制冷微元模型,考察了热电臂厚度、电流、运行频率、外界对流换热系数对复合制冷性能的影响。模拟结果显示,在大多数工况下热电磁复合模型的比制冷功均大于磁制冷模型的比制冷功率;改变不同几何和运行参数对复合制冷性能有不同的影响。在研究工况范围内,改变热电臂厚度(0.05～0.5 mm)、电流(0.4～0.8 A)、运行频率(0.5～4 Hz)和对流换热系数(500～2000 W·m^-2·K^-1),热电磁复合制冷微元模型相比于平板磁制冷微元模型,制冷功率密度最大提高分别为2.05倍、2.12倍、2.68倍、1.87倍。本研究对后续开展热电磁复合制冷系统机理研究提供重要指导。     

新型复合室温磁制冷机实验性能研究

建立了一台新型旋转永磁体复合室温磁制冷机。通过实验,系统研究交变流动工质的系统工作频率和系统压力对磁制冷机性能的影响,并分析讨论实验结果。以氦气为换热流体工质,钆为磁性材料工质,在优化系统频率和系统压力条件下,磁制冷机获得了-7.7℃的最低无负荷制冷温度,以及10 K温差下50.5 W的最大制冷量。     

小型室温磁制冷系统的改进及实验研究

基于先前报道的旋转内磁体式小型室温磁制冷系统,系统采用了新的双层同心嵌套式Halbach磁体组,开展了钆工质的制冷温跨与制冷量的实验研究。采用新的双层Halbach磁体组后,磁体组轴线处平均磁场强度由0.3～1.2 T提升至0.06～1.40 T。在回热器两端绝热保温的工况下,采用新磁体组的系统在相似频率和利用系数下性能显著提升,并在1.25Hz的运行频率下获得19.8 K的制冷温跨。在系统引入高低温换热器的条件下,设定回热器高温端温度为27.5℃时,室温磁制冷机在7K制冷温跨下获得10W制冷量,工质比制冷量约47W·kg^-1,并在1.7 K的制冷温跨下获得了50W制冷量。     

液-气引射制冷系统实验研究

本文提出了一种以蒸发冷却为原理的液-气引射制冷系统。高密度流体如有机溶液以及无毒的室温液态金属可作为系统的驱动流体,引射真空实验结果显示液态金属引射器表现出卓越的真空性能;当引射器的引射性能显著提高后,对系统继续开展引射制冷实验研究,分析讨论了三组制冷实验结果,其中采用异戊烷作制冷剂时,制冷效果最好,系统的制冷量和COP分别可达到35 W和0.60。     

平行板主动式磁回热器不均匀流道数值模拟研究

在平行板主动式磁回热器中,因板间隙不一致会形成不均匀流道。为研究流道不均匀程度对磁制冷机换热性能的影响,本文利用Comsol 5.4软件构建了二维、瞬态磁制冷模型。除了表征流道不均匀程度的相对标准偏差不同外,模型其余的几何结构与运行条件完全相同。通过对比不同相对标准偏差的磁制冷机温度云图和制冷温跨来衡量AMR的换热性能。模拟结果表明随着流道不均匀程度的增加,回热器冷端平均温度升高,36%标准偏差流道产生的制冷温跨为5.8 K,比均匀流道达到的11.1 K下降了约50%。当标准偏差高于36%时,制冷温跨减小程度降低。因此流道不均匀对磁制冷机换热性能有着较大的影响,实验过程中应采用良好的板叠AMR制作工艺尽量使得流道宽度一致。     

压缩空气蓄冷系统循环形式的选择

压缩空气蓄冷系统是一种新型的冷量储存系统.针对这种系统,本文研究了四种不同的循环实现形式.分析了这四种循环形式的制冷量、运行性能系数COP并对其进行了对比.结果表明:压缩空气蓄冷系统应用于室温条件下的制冷场合时,两级压缩、三级膨胀驱动蒸气压缩制冷系统相对于其他三种循环,运行性能较好;两级压缩、三级膨胀驱动空气压缩膨胀制冷循环,可以制取的制冷温度较广,适应变工况的能力较好,并且结构简单,也具有一定的优势.     

低温热驱动喷射制冷系统的工质选择

建立了可精确预测喷射器性能的热力学模型,对适用于低温热驱动的喷射制冷系统的环境友好工质进行了选择和计算分析。结果表明:R152a和R134a用于低温热驱动喷射制冷系统均能获得较好的制冷性能,在相同工况下,以R152a为工质的制冷系统的COP比R134a为工质的制冷系统的COP高4%—13.3%,采用R152a可获得更好的制冷效果。     

冷库用冷藏系统准双级压缩循环特性研究

针对冷库冷藏系统夏季高温环境下出现压缩机排气温度较高、制冷性能降低等问题,设计并搭建了冷藏制冷系统实验台,研究了不同库外环境温度下系统制冷性能。结果表明：在库外高温工况下,补气系统相较于不补气压缩机排气温度降低了16.9%～18.4%,制冷量上升了12.8%～17.2%,压缩机功率增加了5.57%～6.51%,系统COP提升了6.93%～10.01%。