基于滚动转子式补气压缩机的准二级压缩热泵系统热力学分析

在Tod=-10℃工况下调节压缩机工作频率及补气压力,实验研究R410A单缸滚动转子式压缩机系统的制热性能。试验测试系统采用双电子膨胀阀控制中间补气压力及压缩机吸气过热度。实验研究表明:随着补气压力的增加,中间补气系统的制热量逐渐增大,COPh呈现出先增加而后降低的趋势;而随着频率的增加,系统的制热量升高,系统COPh降低。相对于普通单级压缩系统,中间补气系统的制热量平均增长约26.1%,系统COPh在低频时最大提升幅度约为7.92%,在高频时其能效比相对较低。随着补气压力的增加,闪蒸器气液分离效率降低,部分液态冷媒经中间补气管道进入压缩机,中间补气系统性能降低且易产生湿压缩。因此在满足建筑物热负荷需求的同时,应合理控制中间补气压力及补气量。     

CO2跨临界循环冷热联供机组性能实验研究

采用CO₂跨临界循环水-水热泵技术，测试了CO₂跨临界循环冷热联供机组的性能特点。通过调节压缩机频率、电子膨胀阀开度、蒸发器侧乙二醇水溶液进口温度与气冷器侧进水温度等方式，测试该机组在以制热为主要目标时最优排气压力的变化，以及不同参数对制热量、制冷量、制热COP_h与系统综合能效COP(制热COP_h与制冷COP_c之和)的影响规律。研究结果表明：在额定工况下，压缩机频率从80 Hz增加到120 Hz时，系统最大制热COP_h从3.9降到3.3;当乙二醇水溶液进口温度升高、气冷器进口水温降低时，系统的制热COP_h以及系统综合能效COP都随之升高。机组同时供冷供热可明显提高系统综合能效，经济性好且节能效果显著。文中的研究成果对于屠宰、酿造等同时具有冷热需求的行业推广应用CO₂冷热联供机组具有参考价值。     

R32制冷系统湿压缩的最佳吸气干度范围

湿压缩应用于R32制冷系统时能有效降低压缩机排气温度,但是其对系统性能的影响有待研究。在热力循环理论计算分析的基础上,利用变频滚动转子式压缩机制冷循环实验台,通过改变压缩机频率和电子膨胀阀的开度做了一系列实验,研究不同工况下R32制冷系统各项参数的变化趋势,寻找系统最优时吸气干度范围。理论分析表明:吸气带液时系统的性能比吸气过热时要好;从吸气过热到吸气带液,排气温度快速降低,而制冷量和COP先升高后降低,压缩机吸气干度在0.90~0.93内,理论COP存在最大值。实验分析表明:吸气干度在0.96~1.0范围内,制冷量比常规应用中控制过热度5℃时的高5%~10%;排气温度比吸气过热度5℃时的排气温度低8%~16%;COP比吸气过热度5℃时的高5%~8%;系统压比降低,系统性能达到最优。     

变流量水源热泵系统频率与阀开度联合调控策略

为提高变流量水源热泵系统在实际应用过程中的运行性能,分别进行恒定压缩机频率变膨胀阀开度和恒定阀开度变频率实验,提出一种频率-阀开度联合调控的策略并进行协同控制实验,研究该策略对于水源热泵系统性能的影响,并与仅使用电子膨胀阀或压缩机频率调控进行对比。结果显示：较低频率下电子膨胀阀的调节区间减小,适当增加冷冻水温度可以扩大其调控范围,最高制热量和最优性能系数C_OP对应的阀开度相同;频率为45—55 Hz时,调控区间较小,改变冷冻水进水温度对频率的调节特性影响不大,制热量随着频率的升高而升高,C_OP随着频率的升高而降低,可根据用户的不同需求选择较优的频率值;频率-阀开度的联合调控策略使系统在2个工况下的最高C_OP比仅使用阀开度调节提高了10%和9.9%,比使用频率调节提高了6.5%和7.6%。     

级间喷射膨胀阀开度对双级压缩系统性能影响

基于具有中间换热器结构的变容量双级压缩实验台,研究了级间喷射膨胀阀开度对双级压缩性能的影响。实验结果显示:随喷射回路膨胀阀开度的增大,中间压力先显著增大后缓慢上升,导致低压机排气温度先显著上升后保持不变,高压机排气温度先缓慢下降后显著降低,系统制热量和制热COP均先上升后轻微下降。     

低温下提高CO2空气源热泵进水温度对系统性能的影响

在低温工况下,因跨临界循环CO₂热泵系统气体冷却器的进水温度和CO₂出口温度降低,压缩机吸气压力和温度随之降低。当系统的吸气压力低于压缩机的吸气压力下限时,将导致系统无法稳定运行。为了改变这种现象,采用在气体冷却器冷水入口处混水的方法,将热水箱的热水旁通至气体冷却器冷水入口。采用三通调节阀调节混水比例,适当提高气体冷却器的进水温度,以期实现系统在低温工况下的稳定运行。实验测试结果表明,采用混水方法不仅可保证低温工况下跨临界循环CO₂空气源热泵热水系统的稳定运行,同时可降低结霜频率,延长系统运行时间,但系统的制热量和COP将小幅下降。兼顾系统的热力性能及运行稳定性,当环境温度为-20℃、制热温度为60℃时,较为适宜的混水温度为12~18℃。     

低温下提高CO_2空气源热泵进水温度对系统性能的影响

在低温工况下,因跨临界循环CO_2热泵系统气体冷却器的进水温度和CO_2出口温度降低,压缩机吸气压力和温度随之降低。当系统的吸气压力低于压缩机的吸气压力下限时,将导致系统无法稳定运行。为了改变这种现象,采用在气体冷却器冷水入口处混水的方法,将热水箱的热水旁通至气体冷却器冷水入口。采用三通调节阀调节混水比例,适当提高气体冷却器的进水温度,以期实现系统在低温工况下的稳定运行。实验测试结果表明,采用混水方法不仅可保证低温工况下跨临界循环CO_2空气源热泵热水系统的稳定运行,同时可降低结霜频率,延长系统运行时间,但系统的制热量和COP将小幅下降。兼顾系统的热力性能及运行稳定性,当环境温度为-20℃、制热温度为60℃时,较为适宜的混水温度为12~18℃。     

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。     

变频滚动转子式压缩机变吸气状态实验研究与模型建立

压缩机吸气带液可以有效降低排气温度,但也会对压缩机性能产生影响,需要对其深入研究。以R32变频滚动转子式压缩机实验系统为研究对象,通过分析相同频率不同压比和相同压比不同频率时压缩机容积效率随压缩机吸气状态的变化规律,建立了半经验压缩机模型。研究结果表明:(1)压缩机吸气过热时,过热度对压缩机容积效率基本无影响;少量吸气带液时,容积效率均随吸气干度的减小线性降低,各频率和各压比斜率基本相同。另外,系统COP与压缩机容积效率随吸气状态的变化趋势相似;(2)压缩机模型经实验验证,计算值与实验值最大相对误差为1.51%,最小相对误差为0.03%,具有较好的可靠性,可以减少试验次数,并能准确预测出压缩机性能;(3)压缩机运行性能在低频率、低吸气干度时迅速恶化,因此模型适用于压缩机频率高于额定频率、吸气干度大于0.90的运行工况。     

电动汽车用短型线涡旋压缩机补气特性

为探究电动汽车用短型线涡旋压缩机在不同工况下的补气特性及制热COP与补气系数k之间的联系，采用第二制冷剂量热器法进行实验研究。结果表明：补气主要对总质量流量的增量和压缩机功率的增量有影响，两者增长的强弱共同决定了该压缩机性能的变化趋势；蒸发温度越低则补气效果越明显，蒸发温度为-22℃时制热量可提高15.9%;排气温度随补气压力的增大先降低后逐渐升高，在补气压力较低时，压缩机效率可以得到一定的提升；蒸发温度在-22—-1℃的范围内，制热COP随补气系数k呈先增后降的趋势，并且制热COP在补气系数k为0.65—0.85的范围内最优。     

二氧化碳家用热泵热水器试验研究

CO2因为环保及独特的热力学优势,一直是制冷空调领域的研究热点,然而由于其工作压力较高,用于家用热泵热水器的全封闭式CO2压缩机开发较困难。为了验证CO2在热泵热水器上应用的优势以及研究其系统的运行规律,以国产全封闭式CO2压缩机为基础,设计并搭建了空气源CO2热泵热水器测试系统,在进水温度15—50℃,出水温度65—90℃范围内,测试了不同进、出水温度、不同蒸发温度以及不同排气压力条件下,热泵系统的制热量、COP以及排气温度等关键特征,发现CO2能够稳定提供90℃以上热水,在高温制热上优势明显。同时,即使在蒸发温度为-20℃,系统仍然能够平稳运行,表现出较好的低温运行优势。     

环境温度对采用电子膨胀阀的风冷热泵冷(热)水模块机组性能的影响

为了研究环境温度变化对采用电子膨胀阀和模块化能量调节系统的风冷热泵冷（热）水模块化机组制冷和制热性能的影响,对5台制冷量60 kW的机组在出水温度5～12℃、环境干球温度25～42℃、相对湿度40%工况条件下进行实验,得出一系列制冷量、制冷消耗功率、制冷COP、制热量、制热消耗功率和供热COP_h实验数据,并得出环境温度对机组这些性能参数的影响规律;同时,通过比较实验机组和以热力膨胀阀作节流元件的风冷热泵机组,总结出前者具有更良好的能量调节性能和节能性能,并且设备运行的实际工况偏离设计工况越远,如在环境温度40℃,相同的7相似文献   

闭式热源塔运行参数对热泵系统性能的影响

热源塔风机和防冻溶液循环泵是热源塔热泵系统中除压缩机外的主要耗电设备。通过改变热源塔风机和防冻溶液循环泵的工作频率,实验研究了冬季制热工况下闭式热源塔运行参数对热源塔吸热量和热泵系统性能的影响,研究结果表明,热源塔风机频率降低导致热源塔吸热量、系统制热量和热泵机组COP下降,但使系统能效比增大;热源塔吸热量随循环泵频率的增加先升高后降低并在25 Hz时达最大值,系统制热量同样随循环泵频率的增加先升高后降低,且随着风机频率的增大,制热量最大值对应的循环泵频率由35 Hz变为25 Hz;同时循环泵频率增加使热泵机组COP增加,但系统能效比减小;循环泵和风机频率均在15 Hz时,压缩机压缩比增大,压缩机效率低;系统制热量最高超过14.30 kW,热泵机组平均COP最高为3.31,系统平均能效比最高可达2.37。     

混合室直径对带喷射器的跨临界CO2热泵性能影响

通过在跨临界CO₂系统中引入喷射器是回收系统节流损失的有效手段。实验研究了混合室直径分别为1.2、1.4、1.6 mm时,对带喷射器的跨临界CO₂热泵整体性能以及喷射器自身性能的影响。整个实验中热水进口温度、蒸发温度不变,热水出口温度作为比较基准,在实验中为变量。结果表明,混合室直径对压缩机排气温度影响较小,而其对压缩机排气压力影响较大,当混合室直径为1.6 mm时,压缩机排气压力最小;当混合室直径为1.6 mm时,系统制热系数最高。     

单缸补气转子式压缩机在热泵系统中制热性能

利用中间补气技术将单缸滚动转子式压缩机应用于空气源热泵系统中,系统地研究以R410A为冷媒的热泵系统在变频、变补气压力工况下制热性能的变化规律。实验结果表明：中间补气系统的制热量及系统功率均随着压缩机频率f、中间补气压力p_inj的增加呈上升趋势,同频率下系统功率则以线性方式增长,而系统制热量随着补气压力及频率的增大,其相对增长率逐渐减小。因此COP_h在低频时存在最佳补气压力,而在高频时无极值点;与单级压缩系统相比,在800~1200 kPa、50~80 Hz范围内,中间补气系统的制热量、功率、COP_h最大提升分别为27.55%、30.75%、7.1%。随着频率及补气压力的增加,系统COP_h下降,因此中间补气技术应与合理的控制策略相结合,可使中间补气系统达到节能高效的目的。     

自动复叠制冷系统压力特性

针对自复叠制冷系统开机初期排气压力和排气温度过高的问题,以三级自动复叠制冷装置为研究对象,设计了一种压力调节和控制系统,主要包括缓冲器、膨胀容器、压力控制阀和管路等。缓冲器具有缓和高压气体对设备的冲击和降压稳压作用;膨胀容器具有收纳和贮存制冷工质的作用。缓冲器中引出一个旁通支路,通过电磁阀和膨胀容器后实现高低压旁通;两个相分离器上部各引出一个气体支路,通过手动球阀和流量计并联旁通到膨胀容器,对压缩机的排气压力和排气温度进行有效控制和调节。通过实验研究,具有旁通的冷柜系统启动初期降温速度加快,能够快速冷却制冷工质。通过压力控制阀对系统的旁通量进行调节,从而控制系统的压力和温度在合理的范围内,避免压力控制装置强制停机。     

自然复叠式热泵循环系统热力性能分析

受热源温度以及系统本身性能的限制,目前应用较为成熟的单级蒸气压缩式热泵系统的出水温度一般在50℃左右,这种热泵系统已经无法满足对热源侧和使用侧有较大温差要求的场合,新的自然复叠式热泵系统能够实现大温差热泵循环,可以作为冬季高温热泵使用。在设计自然复叠式热泵循环、选择适合该系统运行的非共沸混合工质的基础上,对该热泵循环系统进行了不同条件下的数据计算和热力性能分析。理论分析结果显示：R134a充注浓度的增加将引起吸气压力和排气压力升高,且浓度增加过程中COP存在一个最大值、压比存在一个最小值;最低冷凝温度和最低蒸发温度一定时,排气压力和循环充注浓度基本呈线性关系。     

超临界CO_2萃取装置运行不稳定的机理分析及改进措施

从超临界CO2的BWR方程出发,对萃取系统的CO2压缩过程和节流降压过程进行了热力学分析,指出了超临界CO2萃取装置运行不稳定的原因是液态CO2被压缩时明显的放热升温现象,使加压泵无法正常运行;超临界CO2节流至分离状态时,温度会下降到0℃以下,引起节流阀损坏及下游管道堵塞。提出了设置加压泵冷却系统和节流阀加压系统,来解决系统运行不稳定问题,并用超临界CO2热物性参数计算式,计算了压缩机冷却系统所需冷量及节流阀所需加热量。