两级压缩空气源热泵结霜性能试验研究

虽然空气源热泵得到了广泛的应用,但是空气源热泵机组在冬季低温环境下运行,其蒸发器表面结霜,会严重影响效率。本文研究了两级压缩空气源热泵在低温工况下一些参数变化对风冷热泵结霜的影响,以及结霜条件下热泵机组性能参数的变化。研究表明:在0℃以下,结霜量以及结霜速度随着温度的升高而增多和加快,在进风温度在0℃左右的时候结霜最严重。温度在3℃的时候,结霜却不如前者严重。而当温度达到-7℃以下时,结霜不是很明显,特别是在相对湿度为90%,温度为-12℃时几乎不结霜。当蒸发器壁面的温度与空气的露点温度比较接近,而且空气含湿量大时,结霜速度最快。在保持进风温度一定,相对湿度越大,换热器风侧表面结霜量也就越多。相对湿度变化对结霜量的影响比温度要大,因此环境相对湿度是影响空气源热泵机组结霜、除霜特性的主要因素。同时,机组在结霜条件下运行时,机组的制热量和COP降低,综合性能下降。这一研究对翅片管式蒸发器除霜具有指导意义。     

R417A热泵空调器运行特性分析

在焓差实验台和热泵性能测试系统中,对1台R417A热泵空调器在高/低温工况下的运行特性进行研究。通过改变蒸发器侧空气的温度、湿度等参数,测得压缩机吸/排气温度、蒸发温度、冷凝温度、制热性能系数,并用数码相机对室外侧翅片管蒸发器的结霜情况进行记录。实验数据和结果表明,在高/低温工况下,R417A热泵空调器的排气温度相对较低,制冷系统的冷凝温度、蒸发温度、制热系数和功耗在高温工况时变化不大,低温工况时,由于室外侧翅片管蒸发器结霜系统各性能变化较大,在结霜后期系统的性能有较大的衰减。     

立式敞开式冷藏陈列柜蒸发器结霜特性的实验研究

实验测试不同环境温湿度工况下立式敞开式冷藏陈列柜蒸发器的蒸发温度、冷风幕送回风温度、蒸发器的凝水量及结霜水量,以研究环境温湿度变化对柜性能的影响.研究表明,当柜在较高环境相对湿度运行时,柜内蒸发器表面结霜量很少,冷空气中80%以上的析水以凝露形式形成.此时停机融霜没有必要,并使柜温上升过高.     

结霜工况下翅片变片距管蒸发器的改进

对结霜工况下冷风机蒸发器在结霜工况下的运行建立了数学模型和计算程序，分析了蒸发器各排翅片上霜层在运行过程中的动态累加过程及其影响。计算结果显示了现有变片距蒸发器仍然具有改进的余地，改进后的蒸发器在结霜工况下具有更长的除霜周期和更好的换热性能。     

环境温湿度对制冷陈列柜性能影响的实验研究

实验测试了内藏机组的立式敞开式冷藏陈列柜在不同室内温湿度工况下的运行性能,包括柜内各层的温度分布,蒸发器的结霜凝水特性和制冷系统的功率消耗等。研究表明,当环境温度从25℃升高到30℃、相对湿度从40％升高到90％时,柜内各层温度升高6-10℃,蒸发器析水量增加1．88倍,功率消耗增加21％。指出了立式敞开式冷藏陈列柜（设计柜温3—7℃）需根据环境气候合理设定运行周期和调整食品陈列区域,可显著降低能耗并提高陈列食品的品质。     

冷藏陈列柜减湿预冷器对蒸发器性能的影响分析

为了减缓冷藏陈列柜结霜,在一台中温立式敞开式冷藏陈列柜上加装减湿预冷器,并针对加装前后冷藏陈列柜的性能进行了实验。实验结果表明:在国家标准GB/T21001.1—2007《冷藏陈列柜第2部分:分类、要求和实验条件》中设定的Climate class 3实验条件下(测试环境温度为25℃,相对湿度为60%),加装减湿预冷器使冷藏陈列柜蒸发器的进口空气温度降低2.4℃,含湿量也相应降低;此外蒸发器的结霜速度变缓,在6h的融霜周期内融霜时间减少了28%,系统负荷降低了19.2%。     

房间空调器低环境温度制冷控制策略分析及试验验证

通过对房间空调器室外机风机控制策略、蒸发器冻结保护策略、电子膨胀阀制冷剂流量调节策略、压缩机运行频率控制策略等进行优化，提升低环境温度下冷凝压力和蒸发压力，从而提升低环境温度下的制冷量。研究结果表明，通过控制策略的调整及应用，环境温度为-15℃时空调器制冷量为环境温度为35℃时制冷量的69.8%,较改进前机型提升13.2%;环境温度在-6℃以下时，室外机风机会进入启停控制，室外机风机启停最小时间间隔80 s,室外机风机停止期间系统最高压力为3.88 MPa,在安全可靠的时间与压力范围内。     

复叠式空气源热泵热水器结霜工况下的机组运行参数研究

复叠式空气源热泵热水器可以在冬季低温(-25℃)下最高提供80℃热水,但是机组结霜问题对机组的效率和供热性能影响较大。通过研究复叠式热泵热水器的结霜规律以及结霜对机组性能的影响,为进一步研究并优化除霜控制方法提供依据。系统分为低温级循环和高温级循环,低温级循环为室外系统,高温级循环及蒸发冷凝器部分为室内系统,热泵循环低温级采用R410A作为循环工质,高温级采用R134a,热泵系统高温级冷凝温度为80℃,低温级的蒸发温度可达-40℃。通过在焓差实验室实验进行研究。测试复叠式热泵的结霜过程时间与结霜量,得到不同室外温湿度与结霜量之间的关系。结霜量通过测量低温级蒸发器进出口含湿量的方法获得,并分析结霜对于机组实际耗电量以及COP等性能参数的影响。     

定环境温度下冷库的氨蒸汽压缩制冷系统的火用分析

本文通过对定环境温度条件下的冷库中的氨蒸汽单级压缩系统进行火用分析,利用线性拟合的方法对氨的物性进行模拟,并对定蒸发温度和变蒸发温度时,制冷系统的各部件的火用损失和系统的火用效率进行计算分析,得出在冷库氨蒸汽压缩系统中的蒸发器中的火用损失最大,压缩机和冷凝器次之的结果。提出要对冷库氨蒸汽压缩系统的性能进行改进,必须首先考虑提高其蒸发器、压缩机和冷凝器的火用效率着手;从而提出定环境温度条件下,提高蒸发温度是提高系统火用效率的较好的改进措施之一。     

空气源热泵蒸发器并联轮换除霜理论研究

针对大中型空气源热泵系统除霜,提出一种空气源热泵蒸发器并联轮换除霜系统,该系统能够实现除霜时不停止制热。为分析系统的结霜/除霜特性,建立空气源热泵蒸发器并联轮换除霜系统理论模型。通过模拟研究蒸发器并联轮换除霜系统结霜/除霜过程中霜层和系统制热性能随运行时间的变化情况。结果表明,在环境温度-5℃,相对湿度80%时,系统运行60 min时,室外机霜层厚度已影响机组正常运行;在运行40 min时开始运行除霜,除霜周期为15.76 min,获得的最大制热量为7.94 kW,最大制热COP为2.77。     

空气源热泵结霜/除霜特性的数值模拟

为研究空气源热泵的结霜与除霜特性,建立了热泵系统结霜动态模型和显热除霜模型,求解模型获得了结霜与除霜过程中各系统参数变化规律。结果表明,初期霜层对系统性能影响较小;当结霜工况运行70 min时,系统性能系数(COP)、制热量和蒸发压力降幅分别为6.9%、10.9%和12.3%;随着霜层继续生长,系统性能衰减加剧;除霜工况下,管壁温度迅速升高,霜层预热后进入融霜阶段,从蒸发器入口微元到出口微元,融霜时间从7 s增加到52 s;进入融霜水蒸发阶段后,管壁温度增速减慢,沿制冷剂流动方向融霜水蒸发时间逐渐增加;当换热器散热与得热达到平衡时,管壁温度维持恒定。     

以R407C为工质的翅片式蒸发器结霜过程模拟

翅片式蒸发器的结霜特性对于空气热源热泵的冬季运行十分关键。随着 对HCFCs替代的展开,一些非共沸制冷剂被建议为替代品。同现在使用的纯工质相比,这些非共沸制冷剂的温度滑移使和沿流动方向制冷剂的温度分布更加不均匀。在本文中,作者建立了翅片式蒸发器的分布参数模型,用以模拟结霜过程。传热与流动被认为是准稳态的。文中探讨了数值算法,并以某蒸发器为例进行了模拟。计算表明,结霜过程中空气量的改变明显,整个结霜过程存在一转折点,经过这点后流量急剧下降。R407C在蒸发过程中的温度滑移对霜层在蒸发器上的分布有重要影响。     

室外环境参数对空气源热泵翅片管蒸发器动态结霜特性的影响

对一台空气源热泵空调器在不同环境条件下室外换热器的动态结霜性能进行了实验研究,分析了进风温、湿度对热泵空调器结霜量及霜层厚度的影响。实验中考虑了结霜引起的热泵系统蒸发温度及风机流量的变化,采用显微照相法测量翅片表面霜层厚度,结霜量则通过测量蒸发器进出口含湿量的方法来获得。实验结果表明,室外换热器结霜量随时间线性增长,而翅片表面霜层厚度则分为初始段、匀速增长段和快速增长段三个阶段;在结霜循环的最后20％～30％的快速增长段内霜层生长速率大大加快,可达匀速生长段霜层生长速率的2．4,3．3倍。对于不同的工况,蒸发器均在进风温度0～3℃附近时结霜最为严重,且相对湿度对霜层厚度的影响要大于对结霜量的影响。     

蒸发器结霜对直冷式冷藏箱性能影响的试验分析

针对采用线性无油直流压缩机的单门直冷式冷藏箱,试验分析蒸发器结霜对箱内温度波动幅度及开机率的影响,结果表明:蒸发器表面结霜会使箱内平均温度升高约1℃,蒸发器与箱内温度波动幅度均减小;调整至相同的箱内温度,蒸发器结霜可以使开机率降低0.9%~2.5%,从而降低系统能耗。     

结霜工况下不同结构微通道蒸发器换热性能实验研究

针对微通道蒸发器结霜问题,设计了具有相同换热面积的单层和双层微通道蒸发器。基于制冷剂分布平定参数(RDP)分析了不同结构微通道蒸发器制冷剂分布对结霜的影响,并对比分析了单、双层微通道蒸发器在结霜工况下的换热性能。研究表明:单层蒸发器RDP高于双层蒸发器,结霜30min时,双层蒸发器结霜量高于单层蒸发器1.1倍,随着结霜时间的增长,蒸发器制冷剂压损逐渐降低,空气侧阻力逐渐升高。单层蒸发器和双层蒸发器的换热量分别减少56.4%、72%,制冷剂压损分别下降26.5%、53.05%,空气阻力分别增大30.08%、51.55%,结霜对双层蒸发器出风温度均匀性影响更大。单层结构的微通道蒸发器比双层结构更适用于结霜工况。     

汽车空调蒸发器性能衰减分析研究

对汽车空调系统蒸发器在长时间运行条件下的结霜、含油、结垢、腐蚀等对蒸发器性能的影响进行了分析，并在此基础上总结出这些造成蒸发器性能衰减的问题，并提出了一定的改进措施。     

超高效低温制冷空调器理论设计方案

目前有部分客户要求房间空调器具备低温制冷功能，让空调器在室外环境温度-30℃时仍可正常制冷。这种空调器主要用于北美、北欧的酒吧、酒窖、网吧、基站等场景。如果让普通空调器在如此低温情况下进行制冷运行，就会出现空调器频繁地防冻结降频、频繁达到设定温度停机、室内换热器结霜等问题；压缩机也会由于超过了耐受条件而出现超磨损或毁坏风险。为了解决这些问题，设计了一种除普通空调器的正常功能外，还能专门用于低温制冷的空调器，只需要在系统中增加一个液相制冷剂泵和两个电磁阀，再通过合理的控制，就可在低温制冷时不用启动压缩机即能达到足够的制冷量，并且可以让空调器在室外环境温度-30℃及更低的温度下正常运行，同时还可以获得较高能效比。     

血液冷藏箱内部温度均匀性提升的试验研究

以容积为400～500 L的某血液冷藏箱为研究对象,采取提高蒸发温度、合理设计蒸发器盘管走向的改进措施,对改进后的样机蒸发器温度及出风口温度进行测试,结果表明:改进后箱内各测点温度维持在3.0～5.3℃之间,箱内温度最大差值为2.3℃,均匀性有较大幅度提升。     

电动汽车热泵空调冷凝蒸发器的特性实验研究

电动汽车热泵空调的能耗对其行驶里程有重要影响。本文针对两种不同结构形式的热泵空调室外换热器,实验研究了环境工况和制冷剂进出口位置对换热器性能的影响,并分析了不同结霜工况下热泵空调系统的制热性能。结果表明:作为冷凝器时,横排和竖排布置结构形式的换热器性能差异较小;作为蒸发器时,横排布置结构形式换热器的性能相比竖排布置提升了20%;对于横排布置形式换热器,制冷剂进口接近换热器底端扁管有利于提高蒸发器性能;结霜工况下,两种结构形式换热器在高寒(-7℃/-8℃)和高湿(7℃/6℃)工况下制热性能无明显衰减; 2℃/1℃工况下,横排布置结构形式的结霜和化霜特性均优于竖排布置结构形式。     

低温工况下蒸发器结霜特性的数值模拟及试验研究

结合 CFD 模拟和试验两种方法,研究制冷过程中蒸发器结霜这一常见的问题.提出了修正的组分传输和有限速率化学反应模型来对蒸发器的结霜过程进行 CFD 模拟,用升华潜热来替代化学反应的活化能,使H2O(g)←→H2O(s)这一物理反应变成有限速率的化学反应.考察了低温工况下(-20℃以下),湿空气进口速度分别为v=2 m/s,1.2 m/s,0.8 m/s;相对湿度分别为60%,80%时蒸发器结霜量的大小.低温工况下,蒸发器的结霜量随着蒸发器迎面风速的增大而增大,随着空气进口相对湿度的增加而增加,模拟结果和试验结果符合得很好.