采用非共沸工质机械过冷跨临界CO2热泵供暖性能分析

本文提出采用非共沸工质的机械过冷跨临界CO2热泵供暖系统,并建立系统热力学模型,与采用纯质的机械过冷跨临界CO2热泵系统进行对比。结果表明：在环境温度为-12 ℃、用户供回水温度为65/40 ℃条件下,采用大温度滑移非共沸工质R1234ze(E)/R601(60/40)时,系统COP高达2.45,相对采用纯质最高提升13.82%。采用非共沸工质可有效降低系统排气压力并获得较大过冷度,减小节流不可逆损失。使用R290/R601(70/30)时,最优排气压力可降低27.85%。非共沸工质的使用可有效改善过冷过程的温度匹配,使用R1234ze(E)/R601(60/40)时系统?效率相对纯质最高提升14.09%。较大的温度滑移及合理的温焓曲线凹凸性是机械过冷CO2热泵系统非共沸工质选取的两个重要原则,推荐选用R1234ze(E)/R601(60/40)。     

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。     

CO_2非共沸混合工质制冷系统的理论分析

在设定工况条件下,采用3组CO2非共沸混合工质(R744/R22、R744/R1270、R744/R600a).对制冷系统进行了热力学理论分析和计算.研究了系统制冷量、压缩机功耗、制冷COP,和冷凝压力随CO2质量配比的变化关系.结果表明:在相同工况下,R744/R600a的冷凝压力最低,比R744/R22平均低22.9%,比R744/R1270平均低18.8%;R744/R1270具有较好的综合性能.     

非共沸混合天然工质泄漏对自复叠循环制冷机性能的影响

以非共沸混合工质两相区的等温泄漏模型为基础,分析自复叠循环装置中各部件的泄漏对工质组分的影响,以天然工质R600a／CO2自复叠低温冷冻箱为例,研究不同泄漏点和不同泄漏率的泄漏特性。结果表明：当工质泄漏时,混合工质组分和循环性能均发生变化,在蒸发器出口处的泄漏对循环性能影响最大;当泄漏引起循环工质组分发生较大变化时,压缩机变容量和变压力比调节能力明显降低,此时系统不能满足设计工况的要求,工作性能变差。     

机械过冷跨临界CO_2热泵供暖系统性能分析

采用辅助的蒸气压缩循环进行过冷,可改善传统跨临界CO_2热泵系统用于冬季供暖性能。本文通过构建机械过冷跨临界CO_2热泵系统的热力模型,分析了机械过冷跨临界CO_2热泵系统供暖工况下的运行特性,结果表明:机械过冷CO_2热泵系统存在最大COP,对应最优排气压力和过冷度,标准工况下比常规CO_2系统能效提高15.9%。该系统可有效解决常规CO_2热泵回水温度过高导致COP迅速衰减的问题,当回水温度由40℃升至50℃时,常规系统COP下降16.9%,而机械过冷热泵系统COP仅下降8.4%。通过改进可有效降低CO_2压缩机的排气压力和温度,且供水温度越低排气压力降低效果越显著。机械过冷循环工质的选取会影响系统整体性能,选取的11种过冷循环工质中能效最高的为R717,最低的为R1234yf。在低环境温度工况下性能的提升更加明显,通过配置小型常规工质蒸气压缩循环即可实现CO_2热泵系统性能显著改进,经济性优势明显。     

非共沸混合工质自复叠制冷循环研究进展

系统介绍了自复叠制冷循环的工作原理、发展和主要研究方向,对几种典型的自复叠制冷系统进行了分析比较,介绍了一种带有精馏装置的新型自复叠制冷系统,最后提出了自复叠制冷系统设计需要考虑的一些关键问题。     

非共沸混合工质泄漏拓展模型的理论分析

非共沸混合工质泄漏拓展模型的理论分析顾惠军高志明马一太（天津大学热能系,天津３０００７２）ＮｅｗＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｏｎｔｈｅＬｅａｋａｇｅｏｆＲｅｆｒｉｇｅｒａｎｔＭｉｘｔｕｒｅｓｉｎａＴａｎｋＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｒｅａｓｏｎｗｈｙＲ...     

过冷度对地热发电非共沸工质有机朗肯循环热力性能的影响

有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）是利用中低温地热能（< 150℃）发电的主要途径,在实际运行中,非共沸工质往往会冷凝至过冷状态。分析了冷凝过冷度对非共沸工质ORC热力性能的影响,建立了ORC、内回热（internal heat exchanger,IHE）ORC的热力学模型,以净输出功最大为目标函数优化了工质的蒸发压力,并开展了系统的㶲分析。结果表明：过冷度影响了工质与冷源换热流体间的温度匹配特性,受夹点温差的限制,随着过冷度的增加,工质的冷凝压力上升;过冷度亦改变了预热器和蒸发器的热量分摊,随着过冷度的增加,最佳蒸发压力亦上升。混合工质异丁烷/异戊烷的质量配比为0.4：0.6时,净输出功受过冷度的影响最大,当过冷度为2℃时,净输出功下降了4.36%。IHE回收膨胀机排汽的余热,提高了预热器入口温度,可提高过冷ORC系统净输出功0.55%。过冷度增大了冷凝器的㶲损失;采用内回热冷凝器的㶲损失降低了24.7%。     

逆向布莱顿循环多元非共沸混合工质组分变化对系统性能的影响

计算及实验验证表明由R2 90、R1 5 2a、R6 0 0a组成的混合物具有较大的单位质量制冷量和单位质量输出功 ,是逆向布莱顿循环较理想的制冷工质。通过改变各组分的配比进行理论计算和实验研究发现 ,R2 90的摩尔比范围为 0 3～ 0 5、R1 5 2a为 0 0 8～ 0 2 7、R6 0 0a为 0 4～ 0 5时是COP (能效比 )、单位容积制冷量、排气温度、单位质量输出功这四者的综合最优区域     

集成引射器与机械过冷的CO2冷热联供系统性能分析

为提高CO₂系统用于建筑全年空间供热供冷的性能,本文提出集成引射器与机械过冷的跨临界CO₂冷热联供系统(EJ-DMS)。通过构建系统的热力学模型,以性能系数(COP)为目标函数,采用遗传算法对排气压力和过冷度进行优化,并对系统应用于5个典型城市的能耗、全年性能系数(COP_ann)进行场景分析。结果表明：EJ-DMS相比常规机械过冷系统、常规引射系统,COP在制热和制冷模式下分别提高10.90%、5.58%和8.99%、18.12%,COP_ann分别提高7.95%和5.98%。EJ-DMS相比常规引射系统在制热和制冷模式下排气压力分别降低0.47 MPa和0.77 MPa。此外,EJ-DMS系统在广州和哈尔滨运行时的COP_ann提升率最大,表明其更适合环境温度较高或较低的地区,如夏热冬暖和严寒地区。本文可为CO₂冷热联供系统的构建和优化提供理论参考。     

R134a制冷理想循环热力计算

给出了Ｒ１３４ａ的制冷理论循环性能计算资料，公式及计算结果，给出了压力比，单位制冷量及热力性能系数对蒸发温度和冷凝温度的关系曲线，并进行了分析，可供设计和研究采用这种工质的制冷设备之用。     

大滑移温度CO2非共沸工质余热回收热泵热水系统实验研究

通过热泵技术将生产/生活中的低品位余热提质增效具有广泛的应用潜力。其中,非共沸工质能够实现热泵循环换热过程中的温度匹配,实现余热资源的深度利用。基于水源热泵热水实验台对基于大滑移温度的CO2/R1234yf、CO2/R290、CO2/R600a和CO2/R32非共沸工质进行实验分析,并以R290工质作为对照,研究蒸发器与冷凝器同时满足大温差情况下的热泵性能表现。结果表明：非共沸工质充注量主要影响循环过冷度,进而影响系统COP,当CO2/R1234yf 的质量分数为15%/85%时,循环存在最优充注量,在实验工况（热源进水温度25 ℃,出水温度5 ℃;热汇进水温度15 ℃,出水温度45 ℃）下最优充注量对应的COP为 7.66。同时,在实验工况下,相较于R290单工质,CO2/R290工质对最优COP提升了75.2%,对应qv（单位容积制热量）提升了107.7%;CO2/R1234yf工质对最优COP提升了27.7%,对应qv提升了92.0%;CO2/R32工质对最优COP提升了15.0%;而CO2/R600a工质对最优COP仅提升1.7%,应用潜力较低。     

CO2制冷剂及其跨临界循环系统的开发与研究

从CO2制冷剂的研究背景出发,通过对其作为制冷剂的历史回顾,主要介绍了CO2制冷剂再开发的目的、特点以及应用和研究方向;对国内在该领域的开发与研究进行了归纳和总结,指出了CO2跨临界循环系统今后的研究和发展方向.     

CO2跨临界制冷系统新型分布式压缩循环研究

为了对CO2跨临界蒸气压缩循环进行高效冷却并提升系统性能,提出分布式压缩循环系统（distributed compression cycle system, DCCS）。在DCCS中,气冷器出口的超临界CO2不再被进一步过冷而是进行二次增压,并在常规热汇条件下进行放热冷却。通过热力学计算DCCS在不同工况下的性能随二次增压比变化情况。结果表明：相对于基础系统,DCCS可有效提升系统性能,在气冷器出口温度不变时,最大制冷COP增幅在8.2%~10.76%之间,制冷量的增幅最高可达约26%。在蒸发温度不变时,最大制冷COP增幅在8.57%~13.51%之间。DCCS中理想的二次增压比要求并不高,且对于二次增压所增加的系统功耗相对于基础系统不会超过20%。相对于目前仅采取单一过冷技术的系统,DCCS在系统性能系数上仍具有优势。DCCS的提出为跨临界CO2蒸气压缩循环系统的性能提升与完善提供了全新的方向。     

CO2空气源热泵供暖系统性能分析

为解决常规CO_2系统供暖效率低的问题,本文建立了常规CO_2系统、R410A喷气增焓系统、复叠系统、间接过冷CO_2系统、直接过冷CO_2系统的热力学模型,对采用不同供热末端的系统性能进行优化和分析。结果表明:当供/回水温度为65℃/40℃(供热末端为暖气片)、环境温度为-20～20℃时,直接过冷系统的COP较常规CO_2系统提升3.8%～20.9%。直接过冷系统的CO_2循环占主导地位,间接过冷系统在大多数工况下辅助系统对热水生产占主导。仅需通过为直接过冷系统配置相对较小的蒸气压缩制冷循环装置,即可实现系统效率的显著提升。对于不同的CO_2热泵系统,环境温度高于-15℃时,直接过冷系统火用效率均高于其它系统,较常规CO_2系统火用效率提高19.3%～28.2%;环境温度低于-15℃时,CO_2/R1234yf复叠系统的火用效率最高。     

基于引射器与集成机械过冷的CO2热泵系统性能分析

为减少温室气体的排放并提升供暖系统性能,提出了基于引射器与集成机械过冷的跨临界CO2热泵供暖系统（EJ-IMS）,并构建热力学模型,以系统COP为目标函数,对过冷度和排气压力进行优化,并对系统在不同气候区典型城市使用的冬季供暖性能进行评估。结果表明：EJ-IMS系统存在最大COP、最优过冷度和排气压力。EJ-IMS系统的最优过冷度比集成机械过冷系统（IMS）低26.44%~39.21%,最优排气压力比基本系统（BASE）和带引射器系统（EJ）低0.27%~9.37%。相比3种常规系统,EJ-IMS系统的COP和?效率分别提高6.09%~37.74%和6.75%~46.02%。EJ-IMS系统的供暖性能系数（HSPF）相对3种系统提高6.89%~29.61%,其更适用于严寒地区。可为高效CO2供暖系统的构建提供理论参考。     

Working fluids for mechanical refrigeration - Invited paper presented at the 19th International Congress of Refrigeration, The Hague, August 1995

The phasing out of fully halogenated halocarbons becomes effective at the end of 1995 by international agreement. Under the same ozone depletion issue, the companion fluids HCFCs are suffering a similar fate, as they are considered controlled substances with a virtual phase-out by 2020, and more drastic reductions may be proposed in the near future. Some international action might also be agreed upon on refrigerants with regard to the threatened environmental emergency of anthropogenic global warming. Therefore, in choosing replacement fluids primary concern must be given to minimising the total warming impact, which, for most applications, calls for improved energy efficiency. During recent years, industry has scrutinised and proposed a number of new synthesised products as immediate drop-in or long-term replacements for fluids harmful to the environment. Together with some single-component new generation refrigerants, quite a few two-component, three-component or even four-component mixtures, both with zeotropic and azeotropic behaviour, are being considered. The main issues associated with the use of the new generation refrigerants are discussed, such as behaviour with oil; flammability; efficient use of temperature glides, fractionation and heat-transfer degradation with zeotropic mixtures. The full environmentally friendly option of resorting to natural fluids is also considered by examining some recent innovative applications as refrigerants of some hydrocarbons, ammonia, carbon dioxide, water and air.