三级复叠制冷系统自然工质组的性能对比

为研究不同自然工质在三级复叠式制冷系统中的热力性能,采用R717/R1150/R50,R290/R1150/R50,R1270/R1150/R50 3种自然工质组合,对三级复叠式制冷系统的COP、压缩机的功率、排气温度、冷凝器热负荷和制冷剂质量流量随蒸发温度的变化进行了热力学对比分析。研究结果表明:不同蒸发温度下均存在一组最佳中间循环冷凝温度,使得COP值最大。蒸发温度从-120.0℃升高到-100.0℃时,R717/R1150/R50的COP最大,由0.38增大到0.52,总压缩机功率、冷凝器热负荷和制冷剂总质量流量最小。R717/R1150/R50的制冷剂总质量流量分别比R290/R1150/R50和R1270/R1150/R50小40.6%—38.2%和38.4%—36.3%。推荐在三级复叠式制冷系统中采用自然工质组合R717/R1150/R50的方案,研究结果为三级复叠式制冷系统自然工质组的选择提供理论依据。     

回热器对双级压缩和复叠式压缩制冷系统影响的分析

为了研究回热器对双级压缩制冷系统和复叠式压缩制冷系统的影响,以R404A双级压缩制冷系统和R404A/R23复叠式压缩制冷系统为例,通过建立两种制冷系统的热力学模型和(火用)分析法,分析了回热器效率对压缩机排气温度、单位质量制冷量、制冷剂质量流量、系统制热能效比(COP)、系统总(火用)损、系统各部件(火用)损和系统(火用)效率的影响。结果表明,在双级压缩制冷系统中,当回热器效率ε 取0.1～0.9时,系统COP增大4.0%,系统的总(火用)损减少9.6%,而系统(火用)效率增大7.1%;在复叠式压缩制冷系统中,系统COP和系统(火用)效率随高温级回热器效率ε 增大而增大,随低温级回热器效率ε增大而减小,而系统总的(火用)损随高温级回热器效率ε 增大而减小,随低温级回热器效率ε 增大而增大。     

双级压缩与复叠式压缩制冷系统的技术经济分析

为了探究双级压缩制冷系统与复叠式压缩制冷系统哪种更适合超低温制冷装置,通过对双级压缩系统和复叠式压缩制冷系统采用循环热力计算的方法,比较分析了双级压缩与复叠式压缩制冷系统的技术特性。同时从经济性的角度,对两种制冷方案的理论输气量、制冷系数、初投资、实际运行费用进行了对比分析。结果表明:在相同的工况下,复叠式系统的压缩比、排气温度和理论输气量均低于双级压缩系统,而复叠式系统的吸气压力和制冷系数高于双级压缩系统。在冷凝温度为40℃、蒸发温度为-65℃时,采用复叠压缩实际节能可达15.13%,即在超低温工况下复叠式系统更有前景。     

R404A/R744复叠制冷机组设计探讨

通过对R404A/R744复叠制冷机组的设计匹配计算,探讨了复叠制冷系统中CO2作为低温级制冷剂的应用问题。     

两级分凝自复叠制冷系统特性

以两级分凝自复叠制冷系统为研究对象,分析了三元混合工质空间和平面汽液平衡特性,对三元混合工质的组分变化规律及运行特性进行了理论研究。应用混合工质物性分析软件Refprop 8.0根据冷凝蒸发器冷量平衡特性讨论了混合工质组分比例,得到比较合理的配比组成65/20/15。通过5个平面压焓图的空间变化关系分析了自复叠制冷系统工质分离、混合和运行特性。根据实验研究,循环系统高低压旁通和相分离器出口气体旁通可有效改善压缩机启动初期系统压力和温度过高的问题。对系统各级节流降温过程进行了分析,并对压缩机的吸排气温度和蒸发温度进行了研究。     

采用R410A单一工质的复叠式空气源热泵

针对空气源热泵在寒冷地区应用中存在的诸多问题,结合复叠式循环与压缩机直流调速技术,提出一种采用R410A单一工质的复叠式空气源热泵(SC-ASHP)系统,既可以按照传统单级压缩制热（SHC）模式运行,又可按复叠式制热（CHC）模式运行。不同工况下,对SC-ASHP系统在两种不同制热模式运行时的压缩比、排气温度、制热量与性能系数（COP）进行了模拟计算与实验研究,结果表明：低温环境下,CHC模式压缩比和排气温度远低于SHC模式;在冷凝温度46℃,蒸发温度-35℃工况下,CHC模式COP高于1.8,压缩机排气温度低于120℃,高低温压缩机压缩比均不超过5.0,系统可以稳定可靠运行;此外,CHC模式下提高低温压缩机转速可以持续提高系统制热量,满足低温环境下的供暖需求;新系统扩大了空气源热泵系统的应用范围。     

自复叠制冷系统4种组分配比性能

自动复叠制冷在小型制冷低温装置中有较强的应用优势,它能制取氮气液化温度77 K到常规单机压缩制冷温度230 K温区。针对三级自动复叠制冷系统非共沸混合制冷工质不同组分配比进行实验研究,对比分析了R600a、R23和R14混合制冷剂4种组分配比35/35/30、35/30/35、30/35/35和35/25/40,根据压缩机的运行工况和蒸发器的降温特性可以得到4种配比的各项运行性能参数比较接近,组分配比35/30/35的蒸发温度较低。蒸发器设计冷负荷为60 W,设计蒸发温度为180 K,低温冷柜内的蒸发温度最低可以达到并稳定在175 K。根据两种组分配比35/35/30和35/30/35在不同冷负荷时的蒸发器制冷特性实验研究,组分配比35/30/35的最高COP为8.47%;组分配比35/35/30的最高COP为14.4%。     

自复叠制冷系统4种组分配比性能

自动复叠制冷在小型制冷低温装置中有较强的应用优势,它能制取氮气液化温度77 K到常规单机压缩制冷温度230 K温区。针对三级自动复叠制冷系统非共沸混合制冷工质不同组分配比进行实验研究,对比分析了R600a、R23和R14混合制冷剂4种组分配比35/35/30、35/30/35、30/35/35和35/25/40,根据压缩机的运行工况和蒸发器的降温特性可以得到4种配比的各项运行性能参数比较接近,组分配比35/30/35的蒸发温度较低。蒸发器设计冷负荷为60 W,设计蒸发温度为180 K,低温冷柜内的蒸发温度最低可以达到并稳定在175 K。根据两种组分配比35/35/30和35/30/35在不同冷负荷时的蒸发器制冷特性实验研究,组分配比35/30/35的最高COP为8.47%;组分配比35/35/30的最高COP为14.4%。     

R744直接接触冷凝制冷循环性能分析

对R717循环辅助过冷、R744主循环制冷压缩机排出的气体与R744过冷液直接接触冷凝的R717/R744-DCC制冷循环的热力性能进行分析,得出:R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环存在最佳的R744主循环冷凝温度,并获得最优的性能系数和最低的R717冷凝器散热量。R744主循环过冷液体的过冷度增大,最优的性能系数降低,最低R717冷凝器散热量增大,对应的R744主循环冷凝温度升高,R744蒸发器的质量流量减少。与常规R717/R744复叠式制冷循环的热力性能比较,在相同的运行工况和最佳R744主循环冷凝温度下,R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环最优性能系数提高了5.2%,最低R717冷凝器散热量减少了1.6%。R744主循环冷凝温度在-10~8℃范围内,R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环R744蒸发器的制冷剂质量流量减少了1.75%~2.61%,R717冷凝器的制冷剂流量减少了0.51%~0.82%。     

强非共沸工质R134a/R23/R14汽液相平衡和压焓图的构建及应用

基于PR状态方程,分模块模拟计算了三级自动复叠制冷系统中R134a/R23/R14三元混合工质的热物理特性参数,得到非共沸混合工质的汽液平衡数据、两相组分,并利用干度计算焓熵值,构建了典型配比下混合工质的压焓图和汽液相平衡图。二元R134a/R23和R32/R134a混合工质的泡点压力和气相组分的计算值与实验测试值的误差分别小于1.3%、1.2%和1.0%、2.4%;三元R32/R125/R134a混合工质95%的计算值与实验值的偏差在±5%之内,表明该模型能满足工程计算需要。利用理论模型,结合实验系统,对R134a/R23/R14三级自动复叠制冷系统进行详细的组分等热物性分析,并在空间压焓图上进行了详细表述。     

R23/R134a一级分凝和二级分凝自复叠喷射制冷循环性能理论分析

基于非共沸混合工质自复叠原理应用于喷射制冷循环的研究,对一级分凝和二级分凝自复叠喷射循环进行了理论分析,研究了使用R134a/R23非共沸混合工质时制冷剂的配比、冷凝温度和蒸发温度对两种循环性能的影响,结果表明：随着低沸点组分R23质量分数由0.10增至0.20,一级分凝循环喷射器压比在3.4附近变化,而二级分凝循环喷射器压比在1.8附近变化,两种循环COP均增大;随着冷凝温度由18℃升至23℃,一级分凝循环喷射器压比由3.242增至3.792,而二级分凝循环喷射器压比由1.860升至1.867,两种循环COP均降低;随着蒸发温度由-10℃降至-15℃,一级分凝循环喷射器压比由3.454降至2.832,而二级分凝循环喷射器压比由1.870降至1.840,两种循环COP均升高,并且在相同工况下,二级分凝循环COP远高于一级分凝循环;二级分凝循环在喷射器压比为1.8时,可获得-15℃温区的制冷温度。     

蓄热型热泵热水器单级与复叠循环性能比较

引言 热泵机组的复叠循环,可以降低在寒冷气候下压缩机的压缩比,提高其制热效率[1].Agyenim等[2]采用石蜡为相变蓄热材料(PCM),分析了空气源热泵热水器内部传热特性,由于石蜡的热导率较小导致蓄热放热效率较低,PCM和水之间换热效率只有52%,为此开发了一种新型套管式换热器用于加强PCM和水之间的换热.Long等[3]数值模拟和实验分析了相变蓄热水箱的蓄热放热过程,在室外于湿球温度24/20℃,进水温度24℃条件下,热泵系统平均COP为3.08.陈光明等[4-5]设计一种新型的复叠式空气源热泵装置,提出单级向复叠运行转换足由两者运行时的吸、放热量、耗功量和运行性能系数决定,同时还与压缩机的形式有关,输气系数、绝热效率随压缩比变化越小,复叠运行优势越小.吴青吴等[6]以常规工质对复叠式热泵热水器在不同运行工况下的循环特性进行了理论计算,提出冬季运行复叠式循环,夏季单独运行高温级循环,有利于系统的节能.     

三元混合制冷工质变组成容量控制空调

通过对三元混合工质制冷剂R407C分馏特性的分析,提出了一种采用组成调节装置的容量控制空调系统,并对其变组成容量控制的制冷循环特性进行了理论分析,预测了各种变组成情况下空调系统的调节性能和节能潜力.利用建立的变组成容量控制型单元式空调系统,测试了不同组成下的三元混合制冷剂的空调系统性能.根据实验测试结果,验证了在相同流量工况下,通过改变循环工质的组成来改变空调系统的制冷量的技术可行性,通过增减容量过程中能效比基本保持不变的性质揭示了该技术的节能特性.     

自复叠制冷系统压力和组分调节

热气旁通调节可有效排除高压对自复叠制冷系统的危害，但对混合工质的组分没有调节作用。针对三级自复叠制冷系统冷凝压力和排气温度较高的特点，提出了带两路旁通的4种压力和组分调控方式。热气旁通调节时冷凝压力周期性波动变化较大，电磁阀开启较频繁，系统开机70 min后才能达到稳定状态。二级相分离器气相出口旁通调节时冷量损失较严重，低温工质的冷量通过旁通管路排放到膨胀容器。一级相分离器气相出口调节和两个相分离器气相出口同时调节时制冷系统的性能很接近，系统开机30 min后即可达到稳定运行状态。通过对压缩机和蒸发器运行工况检测，一级相分离器气相出口调节和两个相分离器气相出口同时调节为较好的自动复叠制冷系统压力和组分调控方式。     

R744直接接触冷凝制冷循环性能分析

对R717循环辅助过冷、R744主循环制冷压缩机排出的气体与R744过冷液直接接触冷凝的R717/R744-DCC制冷循环的热力性能进行分析,得出：R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环存在最佳的R744主循环冷凝温度,并获得最优的性能系数和最低的R717冷凝器散热量。R744主循环过冷液体的过冷度增大,最优的性能系数降低,最低R717冷凝器散热量增大,对应的R744主循环冷凝温度升高,R744蒸发器的质量流量减少。与常规R717/R744复叠式制冷循环的热力性能比较,在相同的运行工况和最佳R744主循环冷凝温度下,R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环最优性能系数提高了5.2%,最低R717冷凝器散热量减少了1.6%。R744主循环冷凝温度在-10～8℃范围内,R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环R744蒸发器的制冷剂质量流量减少了1.75%～2.61%,R717冷凝器的制冷剂流量减少了0.51%～0.82%。     

N_2O跨临界二级蒸气压缩制冷循环及回热特性

为解决CO2跨临界循环能效低、排气压力高的问题,将天然工质N2O用于跨临界循环,建立了相应的理论模型,比较了CO2和N2O用于二级蒸气压缩跨临界循环的性能,并分析了回热效率对于CO2和N2O系统能效Ccop和最优高压侧排气压力的影响。结果表明:N2O用于二级蒸气压缩跨临界制冷循环中的综合性能要优于CO2,在所选定的工况范围内,N2O的Ccop值比CO2最多提高13.3%,最优高压侧排气压力最多降低17.7%。回热效率对于CO2和N2O系统的最优高压侧排气压力几乎没有影响,回热循环对于CO2二级压缩跨临界系统的能效提升更为有利。     

不同制冷剂喷射制冷性能计算分析

引入制冷剂的实际物性,建立了喷射器热力学模型;比较了沸点相近工质在喷射器内的压力和速度变化趋势及喷射系数,探讨了引起喷射器性能差异的主要物性因素;比较了几组具有相近沸点制冷剂的喷射制冷性能。结果表明:对沸点相近的工质来说,一般工作蒸气的比焓值越高,喷射系数越高;沸点相近的工质对中,R717的性能优于R290,R152a优于R134a,R141b优于R123,R142b优于R600a;在研究的所有制冷剂中,R717的制冷性能最好,R152a次之,两者的COP(性能系数)值差随发生温度的升高而增大。     

压缩/喷射制冷循环中两相喷射器性能

考虑引射流体的壅塞现象和混合室内的凝结激波现象,对混合室采用恒面积混合模型,应用质量守恒、动量守恒和能量守恒对两相喷射器建立了热力学模型。以R141b为工质,研究了在不同混合压力条件下喷射器内的压力变化趋势,分析了混合压力对系统性能、喷射器喷射系数和出口压力的影响,探讨了喷射器最优引射室压降、系统最优性能系数及相应的性能提高率随冷凝温度和蒸发温度的变化情况。结果表明:在本文计算工况范围内,两相喷射器混合室内无凝结激波的发生;对混合室采用恒面积混合模型相比等压混合模型更合理;恰当选择混合压力对优化系统的性能非常重要,其最佳值略低于引射流体压力,而远高于引射流体的临界压力,且其对应于喷射器取得最高的喷射系数。     

固体吸附-蒸汽喷射式联合制冷循环热力分析

将吸附发生器产生的制冷剂蒸汽先进行蒸汽喷射制冷后再进行吸附制冷 ,形成的固体吸附 -蒸汽喷射式联合制冷循环具有较高的性能系数 .对联合循环的热力过程进行了分析 ,并对工作参数对联合循环制冷性能的影响进行了研究 ,结果表明这种联合制冷循环较适用于由高温余热驱动的制冷系统 .