HFO-1234ze与HFC-32混合制冷剂用于热泵热水器的实验研究

本文选用了NIST发行的REFPRO9.0制冷剂计算程序及KW2模型参数对混合制冷剂HFO-1234ze与HFC-32在不同配比下的热物性进行了模拟计算,并依据热泵热水器测试的标准工况,计算了不同配比下混合制冷剂的理论循环特性,分析得出了HFO-1234ze/HFC-32较为合适的配比。通过一次加热(即热式)热泵热水器实验台,对多种环境工况及不同进水温度进行性能测试,分别对R410A和混合制冷剂(HFO-1234ze与HFC-32配比0.3/0.7)在实验系统中的压缩机功率、系统性能系数、压缩机吸、排气压力和温度、冷凝器出水温度等参数进行了对比分析。结果表明:混合制冷剂(HFO-1234ze与HFC-32配比0.3/0.7)的压缩机功率和排气压力都低于R410A系统,而COP高于R410A系统,在标准工况下,分别为4.03和3.56,且在高于标准工况的环境温度情况下,混合制冷剂系统COP下降速率低于R410A系统,有利于热水器机组的安全稳定运行,在替代R410A系统方面具有可行性。     

制冷剂R32的循环性能实验研究

R32由于具有环境性能优越,如ODP为零、GWP值小于R410A等优点,逐渐被认识到可以用于替代R410A。本文对R410A和R32的循环性能进行实验研究,结果表明,在不同的工况下,采用2种制冷剂时系统运行的压比基本相同,COP几乎相同。与R410A系统相比,R32系统的压缩机耗功略高,制冷量高,且排气温度高。总之,R32具有良好的热物性、环境性能及循环性能,具有极大的替代R410A的潜力。     

制冷剂种类与翅片管换热器管径的匹配特性

针对空调用翅片管换热器,本文研究了4种制冷剂在管内的流动阻力及表面传热系数随换热器管径的变化,通过模拟计算给出不同制冷剂对应的最佳换热器管径。根据实际空调器系统确定相关参数,计算得到管内流动阻力损失由大到小依次为R22、R290、R410A、R32,表面传热系数由大到小依次为R32、R410A、R290、R22。在空调器制冷工况,满足换热量需求的条件下,冷凝器入口压力(压缩机排气压力)越低,系统效率越高;根据模拟计算,换热量为2 000 W时,随着换热器管径的增大,不同制冷剂对应的冷凝器入口压力先降低后增加,得到最适宜的换热器管径:R22为7～7.5 mm,R410A与R32为6～6.5 mm,R290为6.5～7 mm。     

滚动转子式R32压缩机开发

R32制冷剂与R410A制冷剂主要物性参数接近,是R410A的热门替代物,但R32制冷剂具有与R410A冷冻机油不相溶,以及压缩机排气温度高的特点。本文针对R32的特点开发R32压缩机专用冷冻机油,并研究采用吸气带液方式降低压缩机排气温度及其对压缩机可靠性的影响。     

R32与R410A家用空调器性能对比分析

根据中国2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的整体目标,制冷空调产业制冷剂的更替速度不断加快。R32作为R410A的一种过渡性替代制冷剂,已经逐步在家用空调系统推广使用。采用实验研究的方法,采用搭配Φ5mm蒸发器的同一家用空调系统,分别采用R32和R410A作为制冷剂,在7种不同工况下对空调系统的性能进行了测试。实验分析结果表明：R32可以在不改变空调系统结构的前提下直接替代R410A;且R32系统制冷（热）能力、能效比均高于R410A;R32系统排气温度略高于R410A,且全年能源消耗率也高于R410A。研究结果为R32在家用空调系统中的更进一步推广应用奠定了良好的基础。     

R1234ze(E)与R32混合工质在热泵系统中替代R410A的实验研究

新型制冷剂R1234ze(E)因较低的GWP备受制冷行业关注,其与R32的混合工质作为热泵系统制冷剂的研究也在逐步展开,本文以R1234ze(E)/R32(质量配比:27%/73%,命名为L-41b,GWP=493)混合工质为研究对象,在人工环境室中设计并搭建了空气源热泵测试系统,对比研究了L-41b与R410A在热泵系统中的性能系数COP、压缩机功耗、制热量、排气温度和循环压比。结果表明:当恒定冷凝温度,蒸发温度从5℃增加到13℃时,R410A和L-41b的COP偏差从8.6%缩小到2.8%。当恒定蒸发温度,冷凝温度从30℃提高到42℃时,L-41b的运行性能系数COP的降幅小于R410A,变工况实验表明在相对高温区L-41b替代R410A具有较好的替代性能。     

R32制冷剂空调压缩机应用试验研究

R22 制冷剂替换在即,R32 制冷剂是一种潜在的且经济的替代制冷剂.本文通过分析R32制冷剂的物理性质和理论热工循环参数,并采用空调用涡旋式压缩机进行试验测试,同时与 R410A 制冷剂进行试验对比.试验结果表明,R32 制冷剂替代当前的 R22 制冷剂作为空调制冷剂应用,对于空调用涡旋式压缩机来说,其整体表现与 R410A 制冷剂相类似.但为了取得更好的性能和可靠性,压缩机应针对 R32 制冷剂在空调工况应用时压力高、排气温度高的特点进行设计改进.     

低GWP制冷剂R32在家用空调中替代R410A的实验研究

文章对R32和R410A在家用空调系统中的实际应用进行了对比测试,探讨了R32在家用空调系统中替代R410A的可行性及相应的应用特点。结果表明,R32具备替代R410A的基本条件,而且能够提升空调系统的制冷量、制热量以及制冷时的能效比,采用R32开发空调器时可以考虑在同规格R410A空调器的基础上降低系统配置,但同时也需要注意制热能效比降低以及排气温度升高带来的影响。     

回热器对单级蒸气压缩式制冷系统性能的影响

结合当前最新制冷剂替代政策,以单级蒸气压缩式制冷系统为研究对象,对自然工质(R744、R717、R290、R1270、R600a)、HFCs类过渡工质(R410A、R404A、R32、R152a、R161、R134a)和新型烯烃类制冷剂HFOs(R1234yf、R1234ze)经回热器后对制冷系统性能的影响进行分析。结果显示:回热器对系统COP的提升效果与制冷剂物性、运行工况和回热器效率有关;R717和R32在使用回热器后系统COP降低,当回热器效率为80%时,与回热器效率为30%相比系统COP分别降低了3.90%和2.27%;R161、R152a和R410A受回热器的影响很小;对于其他制冷剂,在使用回热器后,系统COP随蒸发温度和回热器效率的升高均有一定幅度提升,其中R1234yf、R1234ze、R600a和R404A变化最大。当回热器效率为80%的时,与回热器效率为30%相比系统COP分别升高了5.99%、3.94%、4.41%和5.05%。分析结果与相关评估标准较为接近,为现阶段带回热器的蒸气压缩式制冷系统制冷剂的选择提供参考。     

新型PVE油对R32分体式空调性能的影响

R32作为新一代替代制冷剂的应用范围很广,专用冷冻机油的开发和使用成为R32应用的关键问题之一。本文选取了一种新型PVE油搭配R32,通过实验对比R410A/POE油、R32/POE油以及R32/PVE油组合时2匹热泵分体式空调的制冷性能,研究了不同PVE油含油率下的空调蒸发器及冷凝器侧热阻的变化,PVE油量影响系统COP的原因。结果表明:PVE油的使用明显提升了R32空调的制冷性能,随着油量的增加,蒸发器侧热阻先增大后减小,冷凝器侧热阻逐渐增大,从而影响蒸发温度先升高后降低,冷凝温度持续上升,系统COP先增大后减小,在PVE充注油量270 m L附近达到最大值。     

制冷系统湿压缩时吸气干度控制方法的实验研究

不完全湿压缩能大幅度降低压缩机排气温度,然而该应用的最大难点是如何控制实时压缩机吸气干度在合适的范围内。本文提出了假拟饱和等熵压缩排气温度控制压缩机吸气该干度的方法,理论分析了在AHRI(空调供暖制冷协会)空调和低温制冷两种典型工况下,R22、R32、R134a和R410A四种制冷剂作为冷媒时,应用该方法控制压缩机吸气带液时系统性能的变化,并通过R32实验验证该结论的正确性。结果表明:利用假拟饱和等熵压缩排气温度可以将压缩机吸气状态控制在少量湿蒸气的状态;在T-s图上具有钟型饱和线形状的R32制冷剂,利用假拟饱和等熵压缩所控制的制冷系统,当吸气干度在0.96~1时,制冷量和COP均能达到最大值。     

基于吸气喷液的制冷系统热力性能理论研究

吸气喷液是降低压缩机排气温度的有效手段,通过建立制冷系统热力循环计算模型,研究基于吸气喷液的制冷系统热力学状态,以制冷剂R410A为工质,分析在不同工况下热力性能随喷液流量比例的变化趋势。计算结果表明,当喷液流量比例增加到5%时,排气温度平均降低幅度为9℃,功率、制冷量和COP值分别平均下降0.4%、0.6%和0.3%;若蒸发温度增加,功率呈先上升后下降的趋势,蒸发温度每增加5℃,排气温度平均降低幅度为4.5℃,制冷量、COP值分别平均增加17.6%、16.9%;冷凝温度每降低5℃,排气温度平均降低幅度为8℃,功率平均下降11.3%,制冷量、COP值分别平均增加6%、17.9%。     

R32在家用空调器中的应用研究

对比R32与R410A的基本物性和热力循环性能,并在同一台家用定频热泵空调器上进行性能测试。相对于R410A,在给定工况下,R32的理论循环制冷量最大可提高15％,能效比最大提高6％,容积制冷量和容积制热量增加7％～8．9％。性能测试结果表明,R32系统的制冷剂充注量比R410A系统的减少24％,额定制冷能力和能效比比R410A系统分别提高8％和3．3％,额定制热能力和性能系数也高于R410A系统。理论热力循环分析及性能测试结果均表明,R32制冷性能相对R410A有较大幅度的提高,制热性能比R410A略高或相当,但R32系统的排气温度较高,比R410A系统高出11．5～25．7℃,恶劣工况下排气温度甚至能达到114．9℃。     

R32涡旋压缩机两相喷射制冷系统的设计与控制

R32涡旋压缩机存在排气温度过高的问题,利用两相制冷剂喷射可降低排气温度同时提升性能。基于经济器系统,提出了R32涡旋压缩机的两相喷射制冷系统,利用模拟仿真对其设计和控制方法进行了研究。从压缩机的角度,分析了喷射口等效直径对两相喷射压缩机性能的影响,并指出了两相喷射时喷射压力和喷射干度的优化方向。通过对两相喷射系统的模拟分析,在系统层面上对中间换热器的换热能力进行了优化配置和对中间喷射压力进行了优化控制,并提出根据排气温度来确定最优中间压力的方法,即将排气温度控制为135℃对应的中间压力为最优中间压力。经过优化后的两相喷射系统,不仅解决了排气温度过高的问题,而且能够提升制冷量7.1%~11.4%,提升COP 2.6%~6.2%。     

R32空气源热泵热水器的实验研究

为了解 R32 和 R410A 制冷剂应用于空气源热泵热水器时的性能优劣,采用同轴套管换热器与空调室外机组相匹配,使用电子膨胀阀作为节流装置,在国标GB/T 23137-2008 规定下实验测试 R32 和R410A 在同一套空气源一次加热式热泵热水器样机上的性能.实验结果表明,R32 的充注量仅为 R410A 充注量的74%左右;在各种实验条件下,R32 空气源热泵热水器的能效比不低于 R410A 系统;在3℃低温环境下,R32 样机的性能系数提高31.1%,但排气温度达到101.9℃.不利于 R32 制冷剂在低温条件下的应用;因容积制热量较大,在相同设计能力下 R32 压缩机的排气量可以比 R410A 系统降低4.5%.     

An experimental investigation of refrigerant mixture R32/R290 as drop-in replacement for HFC410A in household air conditioners

In the present paper, the refrigerant mixture R32/R290 (68%/32% by weight) is investigated as the drop-in replacement for R410A in household air conditioners. The GWP of it is only 22% of that of R410A. Theoretical and experimental investigations are conducted on the performance of the air conditioners working with both R32/R290 and R410A. Experimental results show that the refrigerant charge amount of R32/R290 is reduced by 30.0%–35.0%; the cooling and heating capacities are increased by 14.0%–23.7%. For further reducing charge amount and flammability, the micro-channel heat exchanger (condenser) is employed to replace the finned tube one. Compared with the R32/R290 system using finned tube heat exchanger, the R32/R290 charge amount and the power consumption are reduced by 34.1% and 0.4%, respectively; the cooling capacity and the COP are increased by 6.4% and 6.8%, respectively.     

常规空调热泵系统的R32替代研究述评

R32由于具有ODP为零、GWP值小于R410A等优越的环境性能,逐渐被认识到可以用于替代R410A。这里对R410A和R32的循环性能、润滑油的选用、可燃性、充注量、换热器性能等相关问题进行了综述。大量研究表明,与R410A系统相比,R32系统的压缩机耗功略高,制冷量较高,同时排气温度也高出很多,具有极大的替代R410A的潜力。然而,相关研究也指出要使其能够在大范围推广使用,除了要有效解决排气温度过高的问题之外,还需要解决其微可燃性在设计应用中所受到的限制。通过解读国内外法规政策发现,国内外对R32的充注量限制有放宽的趋势,这对R32在常规空调热泵系统中替代R410A和R22的研究工作将是一个巨大的推动。     

制冷剂R32特性及其用于空气源热泵热水器的理论循环分析

介绍R32,R22和R407C以及R410A四种制冷剂的流动特性和热力学特性,并对采用这4种制冷剂的空气源热泵热水器进行理论循环分析。从计算结果可以看出,与采用其他3种制冷剂的系统对比,采用R32制冷剂的系统具有较低的压缩比,较高的理论COP以及容积制热量;在当前阶段,R32是用于空气源热泵热水器的一种较好的制冷剂。     

Retrofit of lower GWP alternative R449A into an existing R404A indirect supermarket refrigeration system

R404A is going to be phased out from most of the commercial refrigeration systems due to its high GWP value of 3943. R449A (GWP of 1282) has been proposed to replace R404A with only minor system modifications in supermarkets. This paper presents the measurements of a light retrofit replacement of R404A using R449A in a medium temperature indirect refrigeration system (secondary fluid temperature at the evaporator outlet between −9 and −4 °C). It has been demonstrated that with a slight expansion device adjustment and 4% increase of refrigerant charge, R449A can be used in this refrigeration system designed for R404A because of its suitable thermodynamic properties and acceptable maximum discharge temperature. At a secondary fluid temperature at condenser inlet of 30 °C, the COP of R449A nearly matches that of R404A (both were between 1.9 and 2.2), despite having approximately 13% lower cooling capacity. As a conclusion, attending to the GWP reduction and similar energy performance, it was demonstrated using the TEWI methodology that the use of the recently developed refrigerant R449A in these applications can reduce the total CO₂ equivalent emissions of an indirect supermarket refrigeration system designed for R404A refrigerant.     

进水温度对环保工质船用空调机组性能影响研究

对于采用环保工质 R410A 的小型船用空调机组,进行变进水温度的制冷实验。通过实验测试,得到机组制冷量、制热量、输入功率、COP、吸排气压力、吸排气温度、蒸发温度、冷凝温度等特性参数随进水温度的变化规律。由此,可根据中国近海水温分布的特点,对机组在不同季节的运行特性和能耗作出分析。