两级蒸发对跨临界CO_2引射制冷系统影响的实验研究

两级蒸发引射制冷循环中通过二级蒸发器不仅能调节引射器出口干度还能提高系统效率。通过改变第二蒸发器冷冻水流量对两级蒸发引射制冷系统进行实验研究,并与改变引射器面积比的调控效果进行比较。结果表明:在实验工况范围内,气冷器压力、第一蒸发器压力和压缩机流量都随第二蒸发器冷冻水流量的增加而增大;而且引射器面积比越大,气冷器压力越高而蒸发器压力和压缩机流量越低。同时,系统引射系数随第二蒸发器冷冻水流量的增加而降低,而制冷量和COP则升高,尤其是在小引射系数下,系统制冷量和COP提高的更为明显。本研究为引射循环提供了另外一种良好的调控思路。     

电子膨胀阀开度及制冷剂充灌量对家用空调器性能影响的研究

对于家用变频空调系统,电子膨胀阀开度的改变会影响制冷系统的过冷度、过热度、蒸发压力等,从而影响系统的制冷量和COP。本文主要研究电子膨胀阀开度、压缩机运行频率以及制冷剂充灌量对空调系统性能的影响。研究结果表明:压缩机运行频率一定时,随电子膨胀阀开度的增大,系统的制冷量和COP均先增大后减小,存在最大值,且最大制冷量和最大COP对应的电子膨胀阀开度相同;压缩机在低频运行时,系统具有较高的COP,随制冷剂充灌量的增加,系统的制冷量和COP均先增大后减小,试验机型的最佳制冷剂充灌量为1 230g。     

机械过冷的制冷系统在汽车空调中的应用

由于很多汽车空调采用斜盘式压缩机，有利于采用机械过冷的制冷系统，来增加汽车空调的制冷量、提高制冷效率。本文的主要目的是通过对系统工质的流量分配、空调制冷量和性能系数(COP)与中间压力之间的变化关系的研究，来研究机械过冷在汽车空调中应用的可行性。     

气-液耦合双作用行波热声制冷系统数值模拟研究

为解决传统热声制冷系统因采用气体谐振管导致整机效率较低的问题，本文提出一种新型气-液耦合双作用行波热声制冷系统，通过数值模拟优化了系统结构尺寸，并对其性能进行了数值模拟分析。首先，对三级气-液耦合双作用行波热声制冷系统的声功、压力及体积流幅值等重要参数的沿程分布进行了研究；然后，研究不同级数下系统的声功、热声转换效率等特性参数；最后，对比分析了各级系统的制冷量及COP随压力的变化特性。研究结果表明：在环境温度293 K、加热温度400 K、制冷温度270 K、平均压力1 MPa下，三级系统COP达到0.7，制冷量为0.78 kW，运行频率为13 Hz，系统相对卡诺效率为22.3%。系统级数增加，整机的功率密度提高，当平均压力为10 MPa时，六级系统制冷量达到最大值16.1 kW，COP为0.38。     

可调导叶对气悬浮离心压缩机及系统性能影响研究

离心压缩机作为离心式冷水机组的核心设备,被广泛应用于大型制冷空调系统、工业制冷等领域。由于气悬浮轴承具有成本低、无需主动控制等优点,使气悬浮离心式制冷压缩机成为近年研究热点及重要发展方向。针对气悬浮双级压缩制冷系统,建立了离心压缩机模型,且在第一级压缩机进口安装可调导叶,通过CFD的方法,模拟了变导叶开度下压缩机及系统性能。结果表明,采用可调进口导叶能够改善压缩机内部流场,导叶开度为正时,压缩机的喘振流量以及最高效率点的流量向小流量方向偏移,反之则向大流量工况偏移。蒸发温度相同、压缩机出口流量固定时,不同导叶开度下系统的COP随中间补气量的增加而降低,导叶开度改变了压缩机工作压比,进而间接影响系统工况及COP。不同导叶开度下系统的COP随工作压比的增加而降低,当工作压比小于2.4时,导叶开度为20°时系统的COP最高。     

两次中间补气涡旋压缩机的工作特性

建立了涡旋压缩机两次中间补气制冷系统的计算模型,通过编制软件对系统的性能进行模拟研究。确定出开设两对补气孔时最佳补气压力的范围,归纳出最适宜的两次中间补气压力范围经验公式;针对某一款涡旋压缩机给出了补气孔的设计方法。最后,对系统的循环性能进行研究,结果表明:与中间补气系统和单级系统相比,两次中间补气系统的制冷COP分别提高2.8%和12.4%。排气温度降低3~4℃。     

R290/R600a混合工质制冷系统泄漏点对系统性能的影响

混合工质在不同位置的泄漏所引起的系统中工质对组分比例发生变化会对制冷系统的性能产生很大影响。根据混合法则,从理论上研究R290/R600a工质对泄漏率在5%~40%范围内8种泄漏率条件下,系统工质对组分变化的规律。按照理论计算的要求建立制冷系统工质泄漏实验台,对实验台在4种泄漏率条件下的蒸发压力、冷凝压力、制冷量和COP进行研究。计算和实验结果表明,在蒸发器出口和冷凝器入口处的泄漏使低沸点组分R290在工质对中的比例增大,系统制冷量增加且COP下降;在蒸发器入口和冷凝器出口处的泄漏使高沸点组分R600a在工质对中的比例增大,系统制冷量下降且COP上升。     

独立式过冷循环对改善单级蒸气压缩制冷系统性能分析

过冷循环是改善单级蒸气压缩制冷系统性能的有效途径。本文以基加利修正案后可选替代制冷剂为分析对象,对带独立式过冷循环的单级蒸气压缩制冷循环的压缩机单位容积制冷量、压力比、排气温度、压缩机功耗、系统性能系数、损失和效率随蒸发温度的变化规律进行分析。结果表明:在固定蒸发温度和固定冷凝温度时,存在最佳过冷度Tsopt使系统COP最大。在最佳过冷度下,独立过冷循环使得系统的性能系数COP明显增大,采用独立过冷循环使R744提高性能效果最明显,R717增大幅度最小。13种不同的工质中,R600a、R152a、R161、R134a、R1234ze系统性能系数COP高于R22。独立过冷循环使系统压缩机总输入功W和损减少, 效率η_χ明显增大。文章揭示了不同工质在引入独立过冷循环的单级蒸气压缩式制冷循环的变化规律,为单级蒸气压缩式制冷循环性能改进提供参考。     

多联引射器双温制冷系统的模拟研究

建立了多联引射器跨临界CO2双温制冷系统集总参数模型,并采用Matlab调用Refprop软件进行编程。对不同工况条件下的系统性能进行了模拟研究,分析了气冷器出口参数对系统性能的影响。模拟结果表明:在相同工况下,受气冷器出口温度的影响,系统制冷量及COP呈先增加后逐渐减少趋势,且气冷器出口压力越高,系统制冷量及COP峰值所对应的气冷器出口温度也越高;在相同工况下,受气冷器出口压力的影响,系统制冷量呈逐渐增加趋势,且在较高气冷器出口温度下,系统COP随气冷器出口压力的升高呈先升高后降低趋势,系统存在最佳气冷器出口压力,此时COP取得最大值。     

R1234yf汽车空调制冷剂的理论循环性能分析

使用MH-59方程编制R1234yf的热力性质计算程序。在汽车空调制冷工况下,对比R1234yf和R134a的压力比、排气温度、单位质量压缩功、单位质量制冷量、单位质量冷凝负荷、COP、热力完善度、单位体积制冷量及压缩机吸气比容,得出它们随蒸发温度的变化情况。理论循环性能分析表明:R1234yf作为汽车空调制冷剂,在不改变制冷系统设备的前提下可以直接替代R134a,并且可以降低压缩机排气温度。     

Theoretical and experimental research on the working process of screw refrigeration compressor under superfeed condition

In order to increase the refrigeration capacity and improve the coefficient of performance (COP), an economizer arrangement is used in the refrigeration system with screw refrigeration compressor. In this system, the mid-pressure refrigerant gas from the economizer is injected in the screw refrigeration compressor. So it affects the performance of the compressor. In this paper, the working process of a twin screw refrigeration compressor with economizer under different superfeed pressures is studied. A mathematical model for simulating the working process of screw refrigeration compressor under superfeed condition with the economizer is presented; especially the flow coefficient of superfeed is obtained by the experimental research. To verify the model, the p–V diagrams (pressure–volume diagrams) of screw refrigeration compressor under different superfeed pressures with the economizer are recorded successfully by making use of a micro-type pressure sensor that embedded into the groove at the root of the female rotor on the discharge side. The p–V diagrams of theoretical calculation are in good agreement with the results of experimental recorded, which lead to conclusion that the model can be used as a powerful tool for performance prediction of screw refrigeration compressor, also, it is very helpful for refrigeration system design.     

Performance simulations of twin-screw compressors with economizer

In a compressor refrigeration plant with an economizer system, the regular expansion valve is replaced by two valves and an intermediate pressure vessel. The refrigerant which is vaporized after the first valve is injected via the compressor economizer inlet to a thread under compression. The economizer arrangement increases the refrigeration capacity and improves the coefficient of performance (COP). In this paper a performance simulation computer program for twin-screw compressors with an economizer arrangement is presented. Comparisons of economizer performance for different arrangements are often difficult to carry out if real tests have not been run, as the performance is dependent on the intermediate pressure and this pressure is not the same for different arrangements. Such comparisons can be made with the simulation program. Examples are presented for an economizer arrangement combined with external liquid subcooling and for a two-stage economizer arrangement.     

跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究

对跨临界CO2两相流引射制冷系统性能进行了实验,分析了工况及引射器几何参数对系统性能的影响,结果表明:在实验工况范围内,跨临界CO2两相流引射制冷系统制冷量和COP随气体冷却器压力的升高而升高,随气体冷却器出口温度的升高而降低。对于使用不同喉部直径喷嘴的系统,在相同工况下,引射器喷嘴喉部直径较大的系统的性能较好。对于使用不同直径混合室的系统,随着气体冷却器压力的升高,使用小直径混合室的系统COP变化较大;当气体冷却器压力较低时,使用大直径混合室的系统COP较高,而当气体冷却器压力较高时,使用小混合室直径的系统性能较好。在相同工况下,与传统跨临界CO2循环进行比较,两相流引射制冷循环系统COP最大可提高14%。     

带闪蒸型经济器的风冷螺杆热泵机组性能的实验研究

研究了带闪蒸型经济器风冷螺杆热泵机组对制热性能的影响,理论分析了补气压力的变化对机组制热性能的影响。研究表明,带闪蒸型经济器热泵螺杆机组制热量随经济器的补气压力的减小而增大,压缩机功率也随经济器的补气压力的减小而增大,压缩机的COP随着经济器的补气压力的升高先升高再降低,存在最佳效率的补气压力点。实验测试了比最佳补气压力点偏高的经济器补气压力对机组性能的影响,理论计算结果和实测数据吻合良好。     

蒸汽压缩/喷射制冷系统喷射器设计及节能分析

蒸汽压缩/喷射制冷系统是一种有效的节能系统,可以减少节流膨胀损失,降低压缩机压力比,提高制冷系统效率。选择5种计算工况对蒸汽压缩/喷射制冷系统进行计算,研究喷射器结构与蒸发温度和冷凝温度的变化规律,并与普通蒸汽压缩系统对比,从制冷量、压缩机耗功、性能系数三个角度分析新系统的节能效果。计算结果表明蒸汽压缩/喷射制冷系统在低温工况条件下节能效果最优,制冷量最大可提高29%,压缩机耗功最大可降低65%,COP值最大可提高63%。     

机械过冷CO_2跨临界制冷循环性能理论分析

采用蒸气压缩制冷循环(辅助循环)对CO_2跨临界制冷循环气体冷却器出口的CO_2流体进行冷却,可减小节流不可逆损失,提高循环性能。本文对机械过冷CO_2跨临界制冷循环进行热力学循环分析,结果表明:当在最优排气压力和最优过冷度两个参数条件下,循环存在最大COP。环境温度越高、蒸发温度越低,采用机械过冷方法使循环性能提升越显著,相对传统CO_2制冷循环,通过辅助循环可显著提高循环COP,降低CO_2排气压力和温度。相对CO_2压缩机,辅助循环压缩机的功耗较少。分析了辅助循环中采用11种不同制冷剂的性能,可得除R41外,其它10种工质对循环整体COP的提升程度差异不明显。综上所述,机械过冷CO_2跨临界制冷循环更适用于环境温度较高、蒸发温度较低的场合。     

全新风家用空气制冷系统实验台性能测试

为解决空气制冷技术对气源的依赖问题,同时简化系统回收膨胀功,本文以高速电机驱动的无油气浮轴承压缩-膨胀一体机为核心部件,搭建了采用开式逆增压循环的全新风家用空气制冷系统实验台,可实现膨胀机、压缩机进出口的温度、压力、流量测量,并可与焓差室对接,获得制冷系统的制冷量和送风参数。在标准空调工况下进行了多个转速下的性能测试,额定转速为38 000 r/min时,制冷量为1.6 kW。送风温度随转速升高而降低,制冷量随转速升高而增大,基于该特点,空气制冷系统有直接送风和送风温度可调的优势,使空气制冷技术在新风空调领域的应用成为可能。     

Experiment and simulation on the performance of an autocascade refrigeration system using carbon dioxide as a refrigerant

The main purpose of this study is to investigate the performance of an autocascade refrigeration system using zeotropic refrigerant mixtures of R744/134a and R744/290. One of the advantages of this system is the possibility of keeping the highest pressure of the system within a limit by selecting the composition of a refrigerant mixture as compared to that in the vapor compression system using pure carbon dioxide. Performance test and simulation have been carried out for an autocascade refrigeration system by varying secondary fluid temperatures at evaporator and condenser inlets. Variations of mass flow rate of refrigerant, compressor power, refrigeration capacity, and coefficient of performance (COP) with respect to the mass fraction of R744 in R744/134a and R744/290 mixtures are presented at different operating conditions. Experimental results show similar trends with those from the simulation. As the composition of R744 in the refrigerant mixture increases, cooling capacity is enhanced, but COP tends to decrease while the system pressure rises.

Résumé

The main purpose of this study is to investigate the performance of an autocascade refrigeration system using zeotropic refrigerant mixtures of R744/134a and R744/290. One of the advantages of this system is the possibility in keeping the highest pressure of the system within a limit by selecting the composition of a refrigerant mixture as compared to that in the vapor compression system using pure carbon dioxide. Performance test and simulation have been carried out for an autocascade refrigeration system by varying secondary fluid temperatures at evaporator and condenser inlets. Variations of mass flow rate of refrigerant, compressor power, refrigeration capacity, and coefficient of performance (COP) with respect to the mass fraction of R744 in R744/134a and R744/290 mixtures are presented at different operating conditions. Experimental results show similar trends with those from the simulation. As the composition of R744 in the refrigerant mixture increases, cooling capacity is enhanced, but COP tends to decrease while the system pressure rises.