电动汽车热泵空调系统低温制热性能及优化

热泵空调系统在满足电动汽车冬季供暖需求方面发挥了重要作用。本文采用新型低GWP值的R1234yf为制冷剂?对电动汽车热泵空调系统在－20~7 ℃环境下的低温制热性能进行了测试?对电动汽车冬季热负荷进行标定,并且与制冷剂R134a进行了对比,研究了系统制冷剂充注量、制热量、COP和排气温度的变化,同时对系统各部件火用损失进行了分析计算并根据结果 确定系统优化方向。结果表明:该系统最佳制冷剂充注量为1406g,制热量与COP在大部分工况下达到2kW与18以上,能够满足低温制热需求;R1234yf 直接替代R134a时,系统制热量与COP比R134a系统低71％与66％,系统的排气温度比R134a平均低53 ℃,系统工作更稳定可靠;热泵空调系统内冷凝器与压缩机的火用损失占系统总火用损的80％以上,是重点优化方向;增大内部冷凝器换热面积、增大风量、提高压缩机转速可显著提升R1234yf系统制热性能,使之与R134a系统的制热性能相比大约相等或者更高。     

带经济器补气的R1234yf两级压缩制冷循环的性能分析

由于R1234yf制冷剂具有优良的环保特性,使它成为了R134a的热门替代品之一。针对带补气的两级离心式冷水机组制冷循环系统,探究R1234yf工质替代R134a用于两级离心式冷水机组的可行性以及性能表现。基于热力学基本能量方程及?平衡方程,对相同流量下系统的COP、制冷量、?效率以及各部件不可逆损耗的占比情况进行了理论分析。结果表明：当环境温度为30℃时,相比于采用R134a的系统,采用R1234yf的系统COP降低了2.11%,?效率降低了2.79%。虽然系统性能略有降低,但R1234yf具有更加优良的环保特性,因此R1234yf可以作为离心式冷水机组中R134a的替代制冷剂。     

欧盟汽车空调指令对汽车企业的影响分析

欧盟汽车空调指令2006/40/EC要求汽车空调制冷剂GWP值≤150,目前,广泛使用的R134a制冷剂的GWP值为1300,因此,R134a逐渐会被禁用,新型制冷剂HFO-1234yf逐步被推广,取代R134a.重点研究了两种制冷剂的性能差异,替代趋势,及空调指令在欧盟的执行情况,以及国内自主汽车企业的应对措施.     

R1234yf在纯电动汽车空调上的应用实验研究

为了更好地了解R1234yf制冷剂在纯电动汽车空调上的性能表现,笔者所在公司对JACSZ1项目(纯电动汽车项目)从空调零部件和系统到整车进行R1234yf和R134a对比试验研究,提出在R1234yf系统上采取增加回热器、回冷器部件和提高压缩机转速等措施。     

新型制冷剂HFO-1234yf/R134a/DME的理论与试验研究

提出一种在汽车空调应用中替代R134a的新型制冷剂HFO-1234yf/R134a/DME。利用数据库REFPROP 9.0,通过自行编制的软件对该制冷剂的热力学性能和循环性能进行理论分析,并在电量热器制冷剂循环性能测试装置上,对R134a和HFO-234yf/R134a/DME进行试验研究。理论与试验研究发现,新型制冷剂的制冷量比R134a略小,循环性能系数(COP)也略低,而排气温度比R134a低12℃左右。该新型制冷剂具有替代R134a的潜在可行性。     

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。     

R1234yf汽车空调制冷剂的理论循环性能分析

使用MH-59方程编制R1234yf的热力性质计算程序。在汽车空调制冷工况下,对比R1234yf和R134a的压力比、排气温度、单位质量压缩功、单位质量制冷量、单位质量冷凝负荷、COP、热力完善度、单位体积制冷量及压缩机吸气比容,得出它们随蒸发温度的变化情况。理论循环性能分析表明:R1234yf作为汽车空调制冷剂,在不改变制冷系统设备的前提下可以直接替代R134a,并且可以降低压缩机排气温度。     

R1234yf热泵技术综述与潜力分析

为了满足逐步严苛的环保法规要求,R1234yf成为车用热泵制冷剂R134a的热门替代制冷剂之一。本文对R1234yf热泵技术的研究进行了综述与分析,其GWP<1,各方面性质均符合车用热泵系统的工作需求。在传热效果上,R1234yf的沸腾传热性能略优于R134a,且冷凝过程压降比R134a低5%~10%,优于R134a系统。在诸多R1234yf和R134a系统的仿真和实验研究中,R1234yf热泵性能略低于R134a,但可以通过优化零部件、强化补气、改善工况等方式使其与R134a十分接近甚至超越。R1234yf低压饱和压力比R134a高约15%,可以适配更高的压缩机转速,低温下制热性能比R134a更好,且较低的压缩机排气温度使系统工作更为稳定,强化补气的效果也优于R134a。因此,R1234yf在车用热泵中具有较好的工作性能和发展前景,可以作为R134a的替代制冷剂。     

HFO-1234yf——新一代汽车空调制冷剂

介绍一种新型的应用于汽车空调系统的制冷剂HFO-1234yf。该制冷剂的典型特点是具有很低的全球变暖潜值（GWP=4）,且对于使用R134a制冷剂的汽车空调系统是一种潜在的且经济的直接替代方案。汽车空凋台架测试和实车性能试验的结果表明,直接充注HFO-1234yf制冷剂后,系统制冷量和COP与原R134a系统偏差均在5％左右。关于材料相容性方面,均可以直接使用POE和PAG润滑油,与橡胶的兼容性及软管密封性方面未见不良反应。危险性试验评估结果显示,该制冷剂为低毒性,且毒性低于R134a;实车泄漏试验测试表明,制冷剂泄漏时,遇到明火不会导致燃烧加剧。     

不同制冷剂对气悬浮压缩机电机冷却及系统性能的影响

电机冷却是保障气悬浮离心制冷压缩机可靠运行的关键。本文建立了气悬浮离心制冷压缩机的数学模型，分析了不同制冷剂(R134a、R1234yf、R1234ze(E))对电机冷却过程和制冷系统性能的影响。研究结果表明：采用R1234ze(E)时电机内部温度最高，电机永磁体最高温度比采用R134a和R1234yf时高60～90℃;采用3种制冷剂时电机的绕组平均温度均随冷却入口温度的升高而降低；采用R134a和R1234yf时永磁体最高温度均随冷却入口温度的升高而降低，采用R1234ze(E)的永磁体最高温度随冷却入口温度的升高先增后降，在冷却入口温度约为25℃时最高。冷却入口温度每上升4.5℃,电机冷却回路的出口干度下降约3%～5%。带电机冷却支路的系统与传统系统相比，电机温度可以控制在更安全的运行范围之内，但采用R134a、R1234yf、R1234ze(E)的系统COP分别降低1.23%～1.82%、1.23%～1.65%、1.14%～1.17%。     

R1234ze(E)在R134a离心式制冷压缩机中的直接替代研究

随着全球对环保要求的日益提高,以R1234yf、R1234ze(E)、R1233zd(E)等为代表的ODP为0且GWP较低的制冷剂得到广泛关注并应用。针对R134a离心式冷水机组,采用CFD数值方法,对采用R1234ze(E)直接替代的离心制冷压缩机进行了模拟,对机组性能进行了比较分析。结果表明：在同一转速下,当冷凝温度较小时,R1234ze(E)机组的制冷量和COP都小于R134a机组的,当冷凝温度较大时,R1234ze(E)机组的制冷量和COP都大于R134a机组的。当R134a机组与R1234ze(E)机组的蒸发温度、冷凝温度和制冷量都相同时,R1234ze(E)机组的COP比R134a机组的COP平均降低了约5.14%。     

R1234yf及R1234ze(E)研究进展概述

全球变暖指数(Global Warming Potential,GWP)为1的R1234yf和R1234ze(E),作为新一代的绿色环保替代制冷剂,因其环保特性及良好的系统性能而被广泛关注和研究。其重要性导致许多学者对其产生兴趣,而展开了大量的研究。这些研究主要集中于物理性质、传热特性以及系统性能等方面。因这两种工质在物性上与R134a相似,也有许多学者对其在R134a替换的可能性展开研究。本文在大量文献调研的基础上,简要回顾了R1234yf和R1234ze(E)的研究和应用现状。     

新型制冷剂R1234ze(E)及其混合工质研究进展

低GWP值制冷剂R1234ze(E)(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)作为R134a较为理想的替代品而被关注,但其单一成分的热力学性能和传输特性并不理想,在R1234ze(E)中混入R32成分可以有效改善其热力学性能。本文概述了低GWP值工质R1234ze(E)及其与R32混合物的热物性特征、传输特性及系统运行性能方面的研究现状,并与目前常用的制冷工质进行比较分析,指出R1234ze(E)与R32混合工质有望成为新型低GWP值替代工质。     

新一代制冷剂HFO-1234yf的热物性模型

基于Peng-Robinson通用状态方程,采用基团贡献原理以及多项式拟合方法,建立了符合精度要求的新型LGWP制冷剂HFO-1234yf的热物性模型,并对模型进行了验证,利用数学软件对模型进行编程求解,得到了较为全面的HFO-1234yf制冷剂的热物性数据.将HFO-1234yf制冷剂与R134a及R417A制冷剂的热物性能进行了对比,结果显示HFO-1234yf的饱和蒸汽压力与定压比热容和R134a的表现相似,二者的饱和蒸气压均低于R417A,HFO-1234yf制冷剂与R134a和R417A相比,其饱和状态焓值较低,这将导致HFO-1234y系统运行时的性能系数不高.该模型能为HFO-1234yf制冷剂在汽车空调以及固定式空调制冷设备上的应用提供理论依据.     

新一代制冷剂HFO-1234yf的热物性模型

基于Peng-Robinson通用状态方程,采用基团贡献原理以及多项式拟合方法,建立了符合精度要求的新型LGWP制冷剂HFO-1234yf的热物性模型,并对模型进行了验证,利用数学软件对模型进行编程求解,得到了较为全面的HFO-1234yf制冷剂的热物性数据。将HFO-1234yf制冷剂与R134a及R417A制冷剂的热物性能进行了对比,结果显示HFO-1234yf的饱和蒸汽压力与定压比热容和R134a的表现相似,二者的饱和蒸气压均低于R417A,HFO-1234yf制冷剂与R134a和R417A相比,其饱和状态焓值较低,这将导致HFO-1234y系统运行时的性能系数不高。该模型能为HFO-1234yf制冷剂在汽车空调以及固定式空调制冷设备上的应用提供理论依据。     

低GWP XP10(R513A)在空调冷水机组中的应用介绍

OpteonTMXP10(R513A)制冷剂是具有零臭氧破坏潜值(ODP)、低全球变暖潜值(GWP)、不可燃、基于R1234yf的新一代HFO类制冷剂,可用于替代空调或中温商用制冷系统(包括直接膨胀式和离心冷水机组)中的R134a制冷剂。无论是新系统安装还是现有系统改造,皆具有与R134a制冷剂相当的能效,可帮助用户实现能效和环境可持续性最佳平衡的要求。本文主要通过介绍Opteon~(TM)XP10(R513A)的制冷剂属性、热稳定性、材料兼容性及行业中的应用情况,来说明XP10(R513A)是替代R134a的理想选项。     

R513A与R1234ze在螺杆冷水机组上替代R134a的试验研究

为寻求R134a合适的替代品,本文通过在螺杆冷水机组上进行实验的方法,对具有低GWP的新型HFOs工质R1234ze、R513A各方面性能进行了对比实验研究,实验结果表明:R513A单位容积制冷量与R134a相近,COP略有下降,而R1234ze制冷量衰减较大,COP略有提升,两种HFOs工质的压降、排气温度与R134a近似,充注量减少3%～6%。此外本文还对三种工质的传热系数K值进行了研究。     

基于HFO的混合制冷剂R513A在螺杆式冷水机组中直接替代R134a制冷剂的试验研究

R513A是一款低GWP、非易燃、基于R1234yf的新一代制冷剂,其物性参数与R134a接近。因此,本文选择R513A作为原R134a螺杆式冷水机组的替代制冷剂开展试验研究。依据GB/T 18430. 1中规定的各试验工况,针对直接充注R513A和R134a的机组性能开展试验测试。对比研究了R134a和R513A在螺杆式冷水机组中的性能系数COP、制冷量、压缩机耗功并计算了两种制冷剂实际运行的综合部分负荷性能系数(IPLV)值。结果表明:在对原机组不做任何改动,采用R513A制冷剂的机组与原R134a机组相比运行性能参数相近,机组运行COP略有下降,IPLV值略有降低;在大跨度制冷负荷范围内运行时,部分工况点运行时,需针对原冷水机组的部分相关运行设定或机组组件做出相应调整。     

混合制冷剂R1234yf/R134a PVTx性质的实验研究

为了获得混合制冷剂R1234yf/R134a的热物性数据,本文利用Burnett法为基础搭建的高精度PVTx实验台,在温度为268~323 K时,测定了质量分数为55%/45%,50%/50%和45%/55%混合制冷剂R1234yf/R134a的PVT性质,最终拟合了三种不同配比的混合工质的气态维里方程,方程和实验数据具有较高的重合度。     

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。