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?1.40T。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1.25 Hz的运行频率下获得19.8K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50 W制冷量。     

冷凝器风机变频对冷库制冷系统性能的影响

以直接膨胀式冷库制冷系统为对象,通过改变风冷冷凝器风机频率,对不同库温下的制冷系统性能进行了实验研究。研究发现,在相同的库温下,随着冷凝器风机频率的降低,系统制冷量减小,压缩机功率增大,系统总功率减小;当库温高于-18℃时,制冷系统COP随冷凝器风机频率的降低而减小,但当库温降至-18℃时,制冷系统COP反而增大。在相同的冷凝器风机频率下,随着库温的降低,系统制冷量减小,压缩机功率减小,系统总功率减小,制冷系统COP减小。当库温为-18℃时,冷凝器风机频率变化对制冷量影响较小,制冷系统COP主要受系统总功率的影响;库温高于-18℃时,冷凝器风机频率变化对系统总功率和制冷量均有影响,但制冷量变化对制冷系统COP影响更大。因此,在厦门地区冬季运行时,冷凝器风机在变频运行方式下,冷库制冷系统节能与否须结合库温工况确定。     

过冷度对液体冷媒除霜的影响

在结霜质量为3kg的条件下,分别测量了库温为-5℃、-15℃和-20℃时液体冷媒除霜系统的过冷度的变化曲线;并且理论计算了有无过冷度时,系统制冷量的变化。实验表明,制冷剂得到过冷度最大的时刻是除霜开始,最小是除霜结束。过冷度带来的系统制冷量的增加,随蒸发温度的降低而增大。理论计算表明,当库温为-20℃时制冷量增加了43%,库温为0℃时制冷量增加了30%。因此,虽然除霜过程蒸发面积减半,制冷系统仍能输出较大的制冷量,减小库温波动。     

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...     

主动磁回热器端部流动不均匀性影响的数值模拟

本文借助COMSOL多物理场耦合软件构建了二维、瞬态磁制冷模型。利用该模型模拟了两种不同的算例,算例1中回热器与换热器直接连接,算例2中采用渐变段连接,渐变段为普通绝热管道,包含了死容积的影响,两种算例的回热器结构完全相同。通过对比上述算例研究了流体流入回热器时由于管道截面积突变导致的流动不均匀现象对制冷机性能的影响。模拟结果显示,尽管算例2中增加了死容积,但渐变段使流动更加均匀,磁制冷机无负荷温跨由18.65K增大到26.14 K,提升了40.16%;温跨为5 K时,算例2相对于算例1制冷量提高31.57%,COP提高69.85%。因此,回热器两端的截面积突变对磁制冷机的影响不容忽视,本模拟对磁制冷系统结构设计及改进具有重要的借鉴意义。     

结霜工况下重力供液与直接膨胀供液制冷系统运行特性

以R404A为工质,用热平衡法测试结霜工况下直接膨胀供液制冷系统以及重力供液制冷系统在不同蒸发器供液高度时的系统的运行特性,并进行比较。研究表明:在重力供液制冷系统中,蒸发温度和压力高于直接膨胀供液制冷系统,且受供液高度和环境温度影响;在不同供液高度时,重力供液制冷系统压缩机吸气压力高于直接膨胀供液制冷系统压缩机吸气压力,供液高度的增加,吸气压力升高,压缩机的排气压力的变化趋势与蒸发压力相似;重力供液制冷系统制冷量高于直接膨胀供液制冷系统制冷量,且随蒸发温度升高而增大,但制冷量的增加幅度却有着相反的变化趋势。供液高度为1200mm时,制冷量最大增幅达到35.59%;重力供液制冷系统COP大于直接膨胀供液制冷系统COP,重力供液制冷系统存在最佳供液高度。     

大温跨余热驱动吸收式制冷系统模拟研究

吸收式制冷是余热利用的有效手段之一,其特别适用于既有余热资源,又有供冷需求的场合。本文提出了一种大温跨余热驱动的内部热耦合型氨水吸收式制冷系统,并进行模拟运算,分析了不同余热利用温跨对各部件及系统性能的影响。研究结果表明,随着余热利用温跨从51 K提高到69 K,系统COP从0.801提高到0.881。其主要原因在于:余热利用温跨的增加,优化了发生和精馏过程,降低了系统溶液循环倍率。研究还发现,余热利用温跨的增大需要更低的冷却水温度,同时发生器与吸收器内部回热率均有所降低;然而分流比略有升高,表明预混器的作用会随之弱化。     

大冷量脉管制冷机回热器温度不均匀性的实验研究

本文对一台设计目标为液氮温区千瓦级冷量的脉管制冷机展开了实验研究。在回热器中填充纯不锈钢丝网时,观测到了巨大的温度不均匀现象,当入口压比为1.25时回热器中部最大温差高达163.3 K,并且回热器中的温度场难以发展稳定。在向回热器中填充了一定数量的紫铜丝网后,回热器内的温度不均匀现象得到了有效的抑制,制冷机的制冷量也有了明显的提升。最后通过对充气压力和工作频率的优化,在入口声功9.08 kW、制冷温度77 K时获得了647 W的制冷量。     

不同制冷剂用于双回路耦合冰箱性能研究

本文对R134a、R290、R600a及R600等四种制冷剂用于双回路耦合制冷系统的性能进行模拟计算。其中R600的当量性能系数最高、单位质量制冷量最大而容积制冷量最小;R600a排气温度最低;R290循环压比最小。对由R290、R600及R600a组成的不同混合制冷剂进行模拟计算,当小端温差一定时,混合制冷剂当量性能系数高于纯质;当有效换热温差一定时,混合制冷剂R290/R600a当量性能系数与纯质R600相当,循环压比稍高于R290,最高排气温度低于所选纯质制冷剂.     

低频热驱动气–液耦合热声制冷系统数值模拟研究

提出了一种低频热驱动气–液耦合热声制冷系统,通过数值模拟优化了该系统的结构参数并对其热力性能进行了数值模拟分析。首先,分别对系统关键参数的沿程分布和各部件的?损失进行了分析;然后,探究了不同压力下液体质量对系统热力学参数的影响;最后,与传统热声制冷系统进行了对比。结果表明,气液耦合热声制冷系统可以有效地提升系统的压比、制冷量、COP和相对卡诺效率,降低系统的起振温度和频率。在加热温度300℃,制冷温度15℃,环境温度50℃,平均压力10 MPa时,气液耦合热声制冷系统制冷量为31.12 k W,是传统热声系统理论值的4倍,COP和相对卡诺效率相对于传统热声制冷系统的理论值分别提升了13%和25.9%。     

CO2循环回热器作用分析

对CO2循环中回热器的作用进行了热力学分析计算。计算结果表明,对于CO2热泵系统,回热循环制热系数和容积制热量的改善小于6%;对于CO2制冷系统,当冷凝温度低于40℃时,回热循环制冷系数和容积制冷量的改善小于10%,当冷凝温度介于40℃和70℃时,回热循环制冷系数和容积制冷量的改善10—20%。     

带回热器的跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究

对带和不带回热器(IHX)的跨临界二氧化碳两相引射制冷系统进行了实验研究,主要分析了回热器、实验工况、引射器尺寸参数对系统性能的影响。结果表明:对于固定的气冷器出口温度、不同的气冷器压力工况,回热器的使用可使系统制冷量提高0.85%-8.60%,COP提高0.88%-11.7%;对于固定的气冷器压力,在不同的气冷器出口温度条件下,其制冷量可提高1.14%-2.92%,COP可提高0.99%-2.75%;在气冷器压力较低及出口温度较高的工况条件下,回热器对系统性能影响较大,系统COP及制冷量的最大改善均发生在上述工况条件下;喷嘴直径与引射器混合室长度之间存在一个最优匹配,两者的最优匹配能使系统COP大大提高。     

电动冷藏车制冷系统微通道蒸发器结霜特性研究

为探究冷藏车制冷系统在结霜工况下的性能,同时研究影响结霜的外部因素,搭建了电动冷藏车制冷系统实验台,主要研究系统在微通道蒸发器结霜时的性能。研究结果表明,当蒸发器结霜完成后,其表面出现结霜不均匀现象;在同一库内相对湿度70%下,当库内温度分别为6℃、2℃与-2℃时,在结霜过程中,系统制冷量分别降低了73.1%、78.2%与80.6%,COP分别降低了65.5%、68.4%与73.4%;在同一库内温度2℃下,当库内相对湿度分别为为60%、70%与80%时,在结霜过程中,系统制冷量分别降低了74.6%、78.7%、83.2%,COP分别降低了65.6%、69.4%与69.7%。     

不同角度反V型蒸发器变风量下换热性能的研究

机房空调的送风方式主要分为两类,即上送风(V型)和下送风(反V型)。通过焓差实验法研究了机房空调中不同角度反V型蒸发器的换热性能。所研究的角度分别为32.5°、39°、45.5°,并且研究了三种角度蒸发器分别在风量百分比为100%、90%、80%、70%时四种情况下的换热性能。对比分析了各种工况下的制冷量、能效比,并且从蒸发温度以及压缩机的吸、排气温度及压力、冷凝温度等方面分析造成这种差异的原因。研究结果表明,当夹角为39°和45.5°时,蒸发温度约高2℃,系统的换热性能较好。与角度32.5°相比,当风量百分比为100%和90%时,最大制冷量均提高2%左右;当风量百分比为80%和70%时,最大制冷量分别提高5.7%和6%,能效比分别提高了3.5%和6.7%。     

引射器结构参数对R134a制冷系统性能的影响北大核心

两相流引射器回收部分压力能,提高压缩机进气压力,从而减小压缩机的耗功、提高系统的性能。对R134a两相流引射制冷系统进行了实验研究,探讨引射器的结构参数对引射器和整个系统的性能的影响情况。实验结果表明,在蒸发温度/冷凝温度为-10℃/40℃,当喷嘴距为0mm时,引射器的引射比和压力提升比均最大,此时系统耗功最小,制冷量最大,系统的性能最优。在蒸发温度/冷凝温度为-10℃/40℃,引射器的扩张角为8°时,引射器的性能最佳,整个系统的性能最好。     

主动式磁回热制冷机的磁力及磁功分析

在主动式磁回热制冷机中,由于温跨变化、磁场分布不对称、磁回热器和永磁体气隙长度不一致、磁回热器间相位的影响,采用热力学方法来计算磁功耗会产生较大的误差.本文依据经典分子场理论,建立了通过计算磁力来估算磁功耗的方法,采用该方法可以对磁回热器和永磁体气隙长度比(δ),以及磁回热器之间相位差进行分析和优化设计.分析结果表明,磁回热器温跨的增大会使磁力峰值和消耗磁功率增大,当δ在0到1的范围变化时,磁力峰值和磁功率均存在极大值;当右侧回热器相位超前左侧回热器π时,消耗的磁功率最小,且随着温跨的增加,对应最小磁功率的相位差增大.     

引射器结构参数对R134a制冷系统性能的影响

两相流引射器回收部分压力能,提高压缩机进气压力,从而减小压缩机的耗功、提高系统的性能。对R134a两相流引射制冷系统进行了实验研究,探讨引射器的结构参数对引射器和整个系统的性能的影响情况。实验结果表明,在蒸发温度/冷凝温度为-10℃/40℃,当喷嘴距为0mm时,引射器的引射比和压力提升比均最大,此时系统耗功最小,制冷量最大,系统的性能最优。在蒸发温度/冷凝温度为-10℃/40℃,引射器的扩张角为8°时,引射器的性能最佳,整个系统的性能最好。     

用于亚开温区的极低温绝热去磁制冷机

随着空间观测、量子技术等前沿科研领域的发展,亚开温区的极低温制冷需求日益增加.本文设计并研制了一台极低温单级绝热去磁制冷机.该制冷机由GM型制冷机提供约3 K热沉,以钆镓石榴石为磁热工质,由超导线圈提供最大为4 T的磁场,通过绝热去磁,实验最低温度可达470 mK.在恒温控制模式下,可在1 K下提供2.7 J冷量,温度波动小于0.5 mK,绝热去磁制冷的第二热力学效率为57%;在0.8 K下,制冷量为1.2 J.该制冷机将作为50 mK温区三级绝热去磁制冷系统中的第一级,在1 K下提供0.7 mW制冷功率.本研究为进一步开展极低温多级连续绝热去磁制冷奠定了基础.     

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。     

耦合吸附吸收制冷系统设计及性能预测

耦合吸附吸收制冷系统(ADAB)具有运行压力接近常压的优点。本文针对以往的耦合系统设计中存在的问题, 设计了新型的耦合吸附吸收制冷系统。本文系统充分考虑了氨水溶液由吸收状态向发生状态切换时的显热损失问题,通过发生器和吸收器的分离设计,部分避免了由于切换时氨水溶液显热损失导致的系统制冷量减少甚至无冷量问题。本文对此新型系统的运行特性进行了理论研究,对其制冷性能进行了分析预测。分析结果表明该系统在蒸发温度5℃的空调工况下,系统性能系数GOP为0．18;若吸附制冷循环能够在40 min内完成,则新型系统的比吸附剂制冷量SGP为40．8 W／kg。