负压下水在水平铜管表面沸腾换热的实验研究

以天然制冷剂水(R718)为工质的蒸气压缩式制冷及热泵系统,工作压力通常低于常压。为研究负压条件下水的沸腾换热特性,搭建了水在水平铜管表面换热的实验装置,在1.8~3.3 k Pa的压力范围内对水在水平铜管表面的沸腾换热进行实验研究。结果表明,换热系数随压力的升高和热流密度的增加而增大。将实验数据与相同条件下Cooper公式的计算结果进行对比,并利用最小二乘法回归出适用于本实验条件的换热系数的经验公式,以方便工程实际应用。本实验对水蒸气压缩式制冷及热泵系统中蒸发器的换热及强化研究具有一定的指导作用。     

氨蒸气压缩高温热泵系统研究现状

高温热泵是解决冷热双利用、实现节能减排的重要方法。由于工质使用的限制,自然工质成为研究的重点,氨作为自然工质,具有优良的热力性能。本文通过热力计算对氨和其它常用热泵工质进行了性能对比分析,并对氨蒸气压缩式高温热泵进行了综述,发现氨在80~95℃范围内综合性能最佳,适合用于60~110℃高温工况。同时本文基于单级压缩热泵循环提出利用太阳能补偿的氨蒸气压缩高温热泵系统并进行了分析,结合天津地区的辐射日照条件论证了系统的可行性。     

地热水热泵空调系统的理论优化研究

介绍了地热热泵空调系统的理论优化方法,提出以高温热泵的COPh最大为目标函数,以溴化锂制冷机组的性能系数ζ最大和总换热面积最小的多目标函数,采用最大性能面积比和理想点法两种优化方法进行求解,最终得出采用理想点法的优化结果更符合实际、更准确。     

自配电热泵系统变流量特性的理论与实验研究

为研究自配电热泵系统的运行特性及能源利用效率,建立了自配电热泵系统的数学模型,并利用搭建的实验装置对制热工况下系统的变流量特性进行了理论与实验研究。结果表明:系统总供热量随着冷凝器循环水流量和发动机转速的增加而增加;系统性能系数(COP)和一次能源利用率(PER)随着冷凝器循环水流量的增加而变大,却随着发动机转速的增加反而减小。数值计算结果与实验数据基本相符,误差在15%以内。     

闪发器热泵系统设计及试验研究

提出一种带有平行流换热器的闪发器热泵系统,在高温工况下利用平行流换热器对系统的控制电路板进行冷却。通过标准焓差实验室对不同工况下系统的性能进行测试,结果表明:在制热工况下,系统的制热量、功耗和制热COP分别对应一个最佳中间压力;随着环境温度的升高,其制热COP逐渐增大,但与常规热泵系统相比,其增加的幅度逐渐减小;当室外环境温度高于7℃时,其COP反而比常规热泵系统低,由此可见,该系统在低温环境下具有更优的制热性能;在高温制冷工况下,采用平行流换热器冷却控制电路板,可以使压缩机频率降低的幅度减小,从而间接增加制冷量,但压缩机的不可逆损失增大,造成系统的功耗增加,制冷EER减小,排气温度上升。     

双螺杆压缩机及膨胀机在高温热泵与能量回收系统中的应用

随着节能减排、提高能效的需求增大,高温热泵和能量回收系统的研究及应用日益广泛。高温热泵主要有两种类型,一种是使用R245fa等高温工质的高温热泵,另一种是采用水蒸汽介质的高温热泵;能量回收系统也有两种形式,即有机工质郎肯循环(ORC)余热回收以及采用水蒸汽膨胀的回收系统。双螺杆压缩机及膨胀机作为此类系统的核心部件,对系统的性能有着重要的影响。本文介绍了双螺杆压缩机及膨胀机在这类系统中的应用情况,并给出了一些研究进展和应用案例。     

电动汽车热泵系统低温工况的制热性能实验研究

为研究低温时电动汽车热泵空调系统的制热性能,本文通过搭建空气源热泵空调系统实验台,实验研究了电动汽车热泵空调系统在环境温度为-10~0℃的低温工况下的制热性能,分析了压缩机转速(2000~5000 r/min)、HVAC总成进风量(300~400 m^3/h)和环境温度对该热泵系统性能的影响,最后通过推导公式,估算电动汽车在使用空调系统后的续航里程。实验结果表明:随着压缩机转速的增加,压缩机排气温度、排气压力和系统制热量均增加,而COP下降;当保持压缩机转速和环境温度不变时,HVAC总成进风量从300 m^3/h增至400 m^3/h,制热量增加约13.3%~26.0%,COP增加约0.03~0.80;在其他条件不变时,当环境温度从-10℃升至0℃,热泵空调系统的制热量增加约60.9%~71.0%,COP增加约0.51~0.63;通过公式进行计算,当环境温度为-10~0℃时,在达到相同制热量条件下,热泵空调系统可在PTC加热器的基础上使续航里程提高13.5%~20.8%。     

采用喷水螺杆式水蒸气压缩机的高温热泵设计及性能分析

针对高温热泵的工业需求,设计并分析以水为介质的闭式高温热泵系统,系统引入喷水螺杆式水蒸气压缩机,利用喷水实现压缩机排气为饱和状态,满足工业应用高温升(高压比)的技术要求的同时,克服高排气温度会导致的机械及安全问题。计算结果表明:系统在蒸发温度为90℃,冷凝温度为100℃时,COP高达31.48,压缩机喷水注入比为0.019;蒸发温度为75℃,冷凝温度为100℃工况下,系统COP为5.99,对应的压缩机压比为7,注入比为0.103;压缩机比功率随压缩机压比升高而增加,增加幅度随蒸发温度的升高而增大;系统COP随注入水温度的升高而降低,但变化趋势并不大。     

冷凝器面积对空气源热泵制热性能的影响研究

目的 研究低温条件下空气源热泵的烘干性能。方法 论文主要采用焓差法研究在换热面积和室外温度(温度为7、−12、−20 ℃,相对湿度为65%)不同时,空气源热泵的制热量、输入功率、能效等性能。结果 在7 ℃环境中,增加室内侧换热器面积,热泵的制热量提高了19%,系统能效提升了14%,但输入功率增加了5%;在−12~−20 ℃环境中,增加室内侧换热器面积,热泵的制热量提升了5%,系统能效提升明显,最大可提升27%,输入功率最大降低为17%。结论 增加室内侧换热器面积,系统焓差降低,但是能提高系统在低温下的循环风量,制热性能更加优异。     

高温热泵技术在工业制冷领域的应用

通过总结国内外高温热泵技术的研究现状及研究成果,提出高温热泵的研究重点是新型环保工质的选择和系统性能效率的提高;通过对一些高温热泵系统方面国内外最新的研究进展及离心式高温热泵机组的发展现状分析,指出高温热泵技术在油田原油加热、化工工艺、污水热回收、海水淡化以及木材食品干燥方面有着广泛的应用前景及良好的节能效果.提出了高温热泵的发展方向及趋势.     

双效溴化锂吸收式热泵余热回收系统数值模拟研究

溴化锂吸收式热泵机组可以有效回收利用工业和建筑中的各种形式低温余热,提高余热资源回收率,但设备参数对热泵性能影响很大。因此本文基于温度对口和梯级利用的原则,对蒸汽型双效溴化锂吸收式热泵机组内传热部件进行热力及传热分析,通过质量和能量守恒建立热泵机组数学模型,分析热网供水温度、蒸发器进口低温余热水温度和驱动热源温度这三个外部因素的变化对系统性能的影响。研究结果表明:热网供水温度在49℃左右,热泵系统COP最佳为2.67;蒸发器进口低温余热水温度在47℃左右时,热泵系统COP最佳为2.67;随着驱动热源温度的上升,热泵系统的COP呈上升趋势。为吸收式热泵实际运行过程中,合理设置设备参数提高热泵性能提供指导。     

高温压缩机变转速的复叠式热泵系统性能实验研究

为研究变转速压缩机对复叠式热泵系统的影响,本文搭建了高温压缩机变转速的复叠式热泵实验台。通过实验研究了不同运行工况下系统排气温度、中间温度、制热量、功率及COP随高温压缩机转速的变化规律。结果表明:在冷凝温度为46℃,蒸发温度为-35℃～-10℃时,压缩机运行安全可靠;在冷凝温度为46℃,蒸发温度为-25℃,高温压缩机转速从1 200 r/min增至6 000 r/min,制热量提升了129. 7%,低温压缩机功率减少43.4%; COP随高温压缩机转速的增加呈先增大后减小的趋势,存在最大COP和对应的最佳高温压缩机转速。     

混合工质回热式大温跨供热热泵循环的理论分析

物料干燥、印刷、印染纺织、电镀等领域普遍需要65~100℃的热源供应,常规热泵技术难以实现。本文充分利用非共沸混合工质相变过程中的大温度滑移,实现与水侧更好的热当量匹配,提出一种混合工质回热式大温跨热泵循环,建立了热力学模型,分析了运行压力、混合工质组分、环境温度、出水温度等关键参数对系统性能的影响,基于遗传算法优化了系统吸排气压力和工质配比,结果表明:混合工质回热式热泵可在常规空调压缩机的正常工况内运行,在环境温度为25℃、入水温度为15℃、出水温度为90℃时,系统理论COP最高可达5. 5,与同工况下CO2跨临界热泵性能相当。     

空气源热泵自然冷源过冷制热性能实验研究

冬季我国北方室外环境蕴含大量天然冷源,热力学分析表明热泵工质过冷释放的热量可以在蒸发器的等温吸热过程中获得补偿。为了研究大气自然冷源对热泵制热性能的影响,增设室外过冷器,搭建利用自然冷源过冷的空气源热泵实验装置。实验结果表明：当室外环境温度大于0 ℃,冷凝温度小于45 ℃的条件下,自然冷源过冷对热泵制热量与制热COP影响均较小,系统制热量维持在6.22 ~ 6.70 kW,制热COP维持在3.03,压缩机排气温度维持在103 ℃以下;当室外环境温度小于 -10 ℃,冷凝温度大于50 ℃时,随过冷度的增加,压缩机功率增加、排气温度显著增高,系统制热量呈先缓慢增加后减小趋势,制热COP降至2.3。基于上述研究提出一种空气源热泵过冷融霜新型除霜方式,融霜同时不停止制热。     

A study on the performance of multi-stage condensation heat pumpsEtude sur la performance des pompes à chaleur à condensation en plusieurs étages

In this study, computer simulation programs were developed for multi-stage condensation heat pumps and their performance was examined for CFC11, HCFC123, HCFC141b under the same condition. The results showed that the coefficient of performance (COP) of an optimized ‘non-split type’ three-stage condensation heat pump was 25–42% higher than that of a conventional single-stage heat pump. The increase in COP differed among the fluids examined. The improvement in COP was due largely to the decrease in average temperature difference between the refrigerant and water in the condensers, which resulted in a decrease in thermodynamic irreversibility. For the three-stage heat pump, the highest COP was achieved when the total condenser area was evenly distributed to the three condensers. For the two-stage heat pump, however, the optimum distribution of total condenser area varied with working fluids. For the three-stage system, splitting the condenser cooling water for the use of intermediate and high pressure subcoolers helped increase the COP further. When the individual cooling water for the intermediate and high pressure subcoolers was roughly 10% of the total condenser cooling water, the optimum COP was achieved showing an additional 11% increase in COP as compared to that of the ‘non-split type’ for the three-stage heat pump system.     

空气源热泵热水器系统性能分析

为了预测空气源热泵热水器的运行性能,提高系统稳定性和降低能耗,建立空气源热泵热水器系统仿真模型,在焓差实验室对一台水箱容积为150L的一体式空气源热泵热水器样机进行变工况实验以验证模型的准确性,利用所建立的模型研究蒸发器入口空气流速及制冷剂质量流量对机组性能的影响。结果表明:系统制热量和COP都随环境温度的升高而不断增大;系统制热量随蒸发器入口空气流速的增大而呈增大趋势,在达到某值后,系统制热量变化趋于稳定;系统COP随制冷剂质量流量的不断增加呈先增大后减小的趋势,即制冷剂质量流量存在最佳值使得热泵性能系数最高。     

DCCHP排烟余热耦合空气源热泵系统性能分析

内燃机冷热电联供系统作为一种高效的能源利用方式,排烟余热回收后的排放温度在100℃左右,仍有部分低温余热没有充分利用,提出一种分布式冷热电三联供（distributed combined cooling heating and power,DCCHP）动力排烟低温余热耦合空气源热泵系统,实现了排烟余热的深度回收。以10 kW内燃机冷热电联供为基础,研究了该系统可回收余热量、热泵循环性能系数（coefficient of performance,COP）以及对一次能源利用率的影响。结果表明：在设计工况下,DCCHP系统排烟余热1.22 kW,热泵系统回收余热量可达1.07 kW,排烟余热回收率达到87.7%;热泵COP高达4.66,提高39.5%;系统一次能源利用率提高3.9%;同时解决了寒冷地区冬季热泵机组蒸发器结霜、低温环境下运行性能差的问题。此研究为冷热电联供系统与热泵机组的联合高效应用提供了重要的参考。     

LiBr-H2O吸收式热泵的热力学分析

本文建立了LiBr-H2O吸收式热泵系统的理论模型，对热泵系统的热力学循环进行模拟计算。分析了不同操作参数（包括循环倍率、低温废水入口温度、热水入口温度、高温蒸汽入口温度）对热泵的性能系数（COP）、火积效率、?效率和熵产这4种性能评价指标的影响规律，对比了这4种性能评价标准下的系统性能变化的一致性，并探讨了作为新指标的火积效率是否适用于吸收式热泵分析。模拟结果表明：当循环倍率、热水入口温度和高温蒸汽入口温度增加时，热泵系统性能均变差，只有低温废水入口温度升高时，系统性能才逐渐提高。计算结果表明：在不同的操作参数条件下4种性能评价指标变化并不一致，有些甚至相反，但COP和火积效率的变化趋势却始终保持了很好的一致性，因此说明火积效率也可以用于吸收式热泵的性能分析。