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。     

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。     

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/R503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...     

CO2/R170混合物作为复叠式制冷系统低温环路制冷剂的性能

针对CO2/R170混合物在复叠式制冷系统低温环路使用的工况，建立了固液平衡和汽液平衡的数学模型，决定了保证混合物在较低温度下不结晶的配比。在一定的配比范围内对混合物进行了循环性能和可燃性分析。研究了混合物配比对循环性能参数和可燃性的影响，以及中间温度在高温环路使用R290、低温环路使用CO2/R170混合物时，复叠式制冷系统整体制冷系数（COP）的变化趋势。研究表明，这种混合物适宜作为复叠式制冷系统低温环路的制冷剂。     

复叠式热泵高温段实验研究

热泵高温化可以有效拓展其应用范围,复叠式热泵是实现高温热泵的有效方法之一。以R123为高温工质,以喷水模拟干燥脱水过程,实验研究了用于干燥系统的复叠式热泵的高温段。结果表明:热泵的冷凝温度可达到95℃;蒸发温度60℃冷凝温度90℃时,热泵COP达到最大为5.78;在整个蒸发、冷凝温度范围内COP维持在2.2以上,SMER达到4~5 kg/(kW·h),单位干燥介质除水量为0.006~0.012 kg水/kg干空气。     

吸附-吸收复叠式三效制冷循环

提出一种以沸石 -水为工质对的单效吸附式制冷单元为高温级、以双效溴化锂吸收式制冷单元为低温级的吸附 -吸收复叠式三效制冷循环 .高温热源首先加热吸附式单元 ,通过能量在系统中的多效利用 ,从而提高系统性能系数 (COP) .相比于三效溴化锂吸收式制冷循环 ,复叠式循环中吸附式单元工质对温度高于 2 0 0℃时 ,也不会腐蚀材质 ,因而是一种工程上易于实现的新型制冷循环 .对该循环的热力性能进行了研究     

热力学熵分析法改善双级喷射制冷系统的研究

利用热力学第一定律和热力学第二定律熵分析法对双级喷射制冷系统进行研究,比较了多组制冷剂在不同发生温度、蒸发温度和冷凝温度下,系统的喷射系数,性能系数及机械性能系数的变化趋势。分析了系统各部件不可逆损失的分布情况,同时分析了工作参数的变化对系统各部分熵产的影响,进而确定使系统性能系数较佳同时满足总熵产最小的运行参数,即系统工作性能最优的工况。     

复叠式蓄热型空气源热泵热水器动态传热特性

相变蓄热材料(phase change material,PCM)是一种密度大、体积小、相变潜热大、热量存储能力强的物质。实验研究复叠式蓄热型空气源热泵热水器蓄热和放热过程,探讨热泵系统循环和相变蓄热的耦合。结果表明,在蓄热过程中,系统功率不断上升,而机组的瞬时COP值缓慢下降,COP下降了1 3.8%;水箱中各点的温度变化的曲线斜率不相一致,说明水箱里的水存在较明显的分层现象。在放热过程中,蓄热材料温度变化拐点值比同高度的水温拐点值的出现慢2min,说明相变蓄热材料具有延时性,实验整体误差在1.6%～8%之间。     

跨临界CO2双级压缩制冷系统性能实验研究

自然工质CO₂作为制冷剂,替代氨和氟利昂在低温冷库制冷领域受到关注。针对现阶段CO₂制冷系统,其低蒸发温度范围内实验研究较少的问题,搭建了跨临界CO₂双级压缩两级节流制冷系统实验台,通过改变冷凝压力、低压级电子膨胀阀开度、室内温度,研究制冷系统制冷量和COP的变化趋势。研究结果发现：当冷凝压力为8.5 MPa时,制冷系统性能变化明显,随着低压电子膨胀阀开度从50%变化至100%,系统的制冷量增幅17.89%,COP增幅9.7%。随着室内温度从-34℃变化至-20℃,系统的制冷量增幅44.28%,COP增幅33.33%。在低蒸发温度范围内,合理选取系统运行工况对提升系统性能有重要作用。     

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。     

CO2跨临界双级压缩制冷循环的热力学分析

Two-stage vapor compression refrigeration cycle was accomplished with an intercooler.The state of the refrigerant vapor leaving the intercooler affects the system performance.The thermodynamic analysis of the trans-critical two-stage refrigeration cycle using CO₂ as the refrigerant was made with a condensing temperature of 35℃.When the intercooler operated at about the geometric mean of the evaporating and condensing pressures,compared with the single stage cycle,the coefficient of performance（COP）of the two-stage cycle was improved.As the degree of superheating of the CO₂ vapor leaving the intercooler increased,the COP of the two-stage system decreased.     

单机双级滚动活塞压缩机热泵系统的性能特性

将R410A为工质的单机双级滚动活塞压缩机闪发器系统用于房间空调器,能有效地降低排气温度、提升制冷/制热能力,具有显著的节能效果。通过对单机双级滚动活塞压缩机闪发器热泵系统的分析计算,得出压缩机适宜的高低压腔容积比为4/5。对研制出的样机进行了实验研究,结果表明,在蒸发温度为5℃,冷凝温度为35～45℃的工况下,制冷COP_r最高可达3.81,排气温度低于91℃;蒸发温度为-5～-10℃,冷凝温度为40℃时,制热COP_h最高可达3.38,排气温度低于111℃。     

乙烯分离与复叠制冷系统用能的综合优化

乙烯装置的分离过程要在低温下进行,由乙烯制冷系统提供所需冷量。乙烯制冷系统为封闭式循环,独立于分离单元之外。将乙烯分离单元与制冷系统同时优化,能有效提高装置用能效率。复叠式制冷级数是当前乙烯工业中使用最为广泛的制冷技术。本文针对乙烯分离过程和配套的复叠制冷系统,采用Aspen Hysys进行模拟并进行(火用)分析,发现系统主要的(火用)损失发生在换热与压缩两部分,其占总(火用)损失的83%,为节能的重点。进而通过夹点技术对冷剂配置进行分析,发现-56℃以上各温位的冷量配置不合理,远超过理论最小值,-56℃以下各温位的冷量基本达到理论最小值。提出了采用多股流换热器的换热网络理论设计方法,并对冷剂进行重新配置,该理论方案可以降低丙烯制冷压缩机约30%的功耗,并节约部分乙烯制冷压缩机功耗,显著降低了乙烯深冷分离能耗。     

操作参数对双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响

实验研究了操作参数（冷凝器进水温度、高温蒸发器进水温度和低温蒸发器进水温度）对双蒸发压缩/喷射制冷系统及两相喷射器性能的影响。结果显示,喷射器引射系数随冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度的升高而减小,随低温蒸发器进水温度的升高而增大;喷射器压升比随冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度的升高而增大,随低温蒸发器进水温度的升高而减小。冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度对制冷系统性能的影响较大,而低温蒸发器进水温度对制冷系统性能的影响较小。其中,冷凝器进水温度每降低5℃,制冷系统COP增加0.44;高温蒸发器进水温度每升高2℃,制冷系统COP增加0.16。结果可供双蒸发压缩/喷射制冷系统的设计和运行参考。     

Process synthesis for cascade refrigeration system based on exergy analysis

Refrigeration system holds an important role in chemical/petrochemical processes. The traditional cascade refrigeration system (CRS) used in ethylene plants contains multiple refrigerants working at multiple temperature/pressure levels. In this study, a general methodology is developed for the optimal process synthesis of a CRS based on exergy analysis. This procedure involves four stages: (1) refrigeration system exergetic analysis; (2) optimization model development for simultaneous synthesis of refrigeration system and heat exchanger network (HEN); (3) HEN configuration; and (4) final solution validation. The exergy–temperature chart is used to comprehensively analyze a CRS. A mathematical model is presented to minimize total compressor shaft work of the HEN‐considered CRS, where multiple recycling loops satisfying all cooling/heating demands are simultaneously addressed. The optimal solution is examined by rigorous simulations to verify its feasibility and consistency. The efficacy of the developed methodology is demonstrated by a case study of a propylene CRS in an ethylene plant. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 2471–2488, 2015     

Mixed refrigerant composition shift due to throttle valves opening in auto cascade refrigeration system

Auto cascade refrigeration (ACR) cycle with phase separators is widely used in the cryogenic system. The compo-sition of mixed refrigerant has a great effect on the performance of the system. Based on ...     

带气液分离器自动复叠系统中节流阀开度引起的混合工质浓度偏移(英文)

Auto cascade refrigeration (ACR) cycle with phase separators is widely used in the cryogenic system. The compo-sition of mixed refrigerant has a great effect on the performance of the system. Based on the assumption of infinite volume of phase separator, ACR system with one phase separator is simulated in this paper. The variation of refrigerant composition under different valves opening is obtained. A related experimental system is set up to verify the variation. The result shows that when the valve opening connected to the evaporator increases or the valve opening under the phase separator decreases, the low-boiling component concentration of the working mixture passing through the compressor and condenser increases, while the high-boiling component concentra-tion decreases. Furthermore, the variations of condensation pressure and evaporation pressure under different valves opening are also observed. This paper is helpful to deepen the understanding of ACR system.     

Enhanced-efficiency operating variables selection for vapor compression refrigeration cycle system

In this paper, a novel enhanced-efficiency selection of operating variables based on self-optimizing control (SOC) method for the vapor compression refrigeration cycle (VCC) system is proposed. An objective function is proposed to maximize the energy efficiency of the VCC system while meeting with the demand of indoor thermal comfort. With the detailed analysis of operating variables, three unconstrained degrees of freedom are selected among all the candidate operating variables. Then two SOC methods are applied to determine the optimal individual controlled variables (CVs) and measurement combinations as CVs. The model predictive control (MPC) method based controllers and PID controllers are designed for different sets of CVs, and the experimental results indicate that the proposed selection of CVs can achieve a good trade-off between optimal (or near optimal) stable operation and enhanced-efficiency of the synthesized control structure.     

空分系统空气压缩余热自利用性能优化研究

为探究大规模空分系统中空压机余热利用的可行方法,提出利用压缩余热驱动有机朗肯-蒸汽压缩制冷耦合循环,所得制冷量用于空压机入口空气冷却,从而提高压缩系统效率,实现空压机余热自利用和压缩过程自增效的目的。以6万空分规模中空压系统的余热回收为例,利用MATLAB对该余热自利用系统进行了热力学建模;进一步,以系统经济性最大化为目标,针对典型湿度地区的运行工况采用萤火虫算法对主要蒸发器换热面积进行优化。结果表明,在入口空气相对湿度为70%和30%时,该多级空压余热自利用系统的节能率分别可达到4.6%和4.2%,回收周期分别为4.4年和5.5年,系统显示出较好的节能效果和较高的经济价值。