循环风量对新型家用纯净水机制冷系统及制水性能的影响

提出一种利用蒸气压缩制冷和空气加湿除湿原理相结合的家用纯净水生产系统,基于所搭建的性能测试台,实验研究了系统运行工况参数、制冷量、系统功耗、COP以及单位时间制水量和单位能耗制水量等性能参数随循环风量的变化规律。结果表明：随着循环风量的增大,系统制冷量、功耗及单位时间制水量均呈现上升趋势,COP则存在一个峰值;在实验工况下系统最大制水量达668 g/h,同时该系统存在一个最佳的循环风量为110.2 m³/h,使系统单位能耗制水量达最大,为2067 g/(kW·h)。利用该系统所制取水的卫生指标（TDS < 3 mg/L）和日产水量（> 12 L/d）均可满足一般家庭饮用需求,具有广阔的应用前景。     

辅助冷凝器冷却水量对闭式热泵干燥系统性能的影响

针对目前工业生产中金属件清洗干燥工艺中常用干燥方式存在能耗高且环境不友好的现状,提出并建立了一种采用直接串联式辅助冷凝器的闭式热泵干燥系统。基于所搭建的性能测试台,实验研究了流经辅助冷凝器的冷却水量这一关键参数对系统运行工况参数、制热/制冷量、系统功耗、性能系数（COP）以及单位时间除湿量（MER）和单位能耗除湿量（SMER）等性能参数的影响。结果表明：冷却水量为30.6kg/h时,冷凝器出风温度达72.8℃;随着冷却水量的增大,系统制热/制冷量、功耗、冷凝器出风温度及MER均呈现下降趋势,COP维持在5.6左右;MER最高可达3.80kg/h,SMER最高可达1.44kg/(kW·h),MER和SMER的变化趋势相反,故生产实际中需要综合考虑冷却水量对两者的影响;另外,在实验研究工况下最大冷却水出水温度达65.2℃,可为工业生产提供可应用的热水,使能源得到充分地回收利用。研究结果可为闭式热泵干燥系统在金属件清洗干燥工艺中的应用及其节能降耗提供新的思路和参考。     

喷射器几何结构对压缩/喷射制冷循环性能的影响研究

以R134a为工质,采用包含混合室内摩擦损失的等面积混合模型,研究了两相喷射器几何结构和工况参数对压缩/喷射制冷循环性能系数(COP)、单位容积制冷量(qv)、压缩比和排气温度的影响,并与传统压缩制冷循环的性能进行对比。结果表明:喷射器存在一个最优面积比使压缩/喷射制冷循环COP和单位容积制冷量qv最大,且最优面积比值随工质的不同和工况参数的变化而变化;在相同工况参数下,以R134a为工质的喷射器最优面积比大于以R1234yf为工质的喷射器最优面积比;在相同工质和工况参数下,等面积混合模型计算的最优面积比小于等压混合模型的计算值,即在相同工质和工况参数下,按照等面积混合模型设计的喷射器外型尺寸较小;给出的以R134a和R1234yf为工质的喷射器最优面积比与冷凝温度、蒸发温度、过冷度和过热度之间的关联式,可供工程设计参考;在所进行的研究工况范围内,压缩/喷射制冷循环较传统压缩制冷循环COP最大可提高20%,单位容积制冷量qv最大可提高28%,此时冷凝温度为55℃,蒸发温度为-10℃,过冷度和过热度都为0℃,对应的喷射器最优面积比为4.5。     

间接蒸发冷却器在干湿模式下的冷却特性

间接蒸发冷却系统因其能充分利用自然冷源,减少数据中心冷却系统能耗进而降低PUE值,被逐步开发应用在数据中心冷却系统中。利用焓差实验室创建冷却器在干模式(二次空气4—20℃)与湿模式(二次空气20—32℃,相对湿度40%—60%)下的温湿度环境开展实验,以研究间接蒸发冷却系统在不同环境工况下的冷却性能。结果表明：干模式下一次空气的冷凝使冷却器对其显热处理能力降低,其冷凝潜热占二次空气吸热量的6.6%—26.4%,二次空气进口温度和风量为4℃与460 m³/h时制冷量最大为1.21 kW,COP为17.5。湿模式下,进口温度为20—26℃的二次空气经过与水的热质传递,其温度低于一次空气的露点温度使得一次空气水蒸气冷凝,相应工况下的湿球效率随冷凝的减弱在47%—68%的范围内逐渐升高,并在二次空气温湿度为32℃与50%的工况下达到最大81%,制冷量和COP在最低相对湿度40%时达到最大值,分别为1.32 kW与14.9。     

热泵和除湿板结合的固体除湿新风机组特性

提出一种热泵驱动的住宅用固体除湿新风机组。该机组采用两级除湿和再生,每级由两个除湿板组成,分别位于被处理空气侧和再生空气侧,通过相互交换位置实现连续除湿。热泵系统的制冷量和排热量分别用于冷却被处理空气及加热再生空气。针对该机组建立相应数值模型并进行实验验证,模拟分析各级除湿板位置交换模式(模式1:同时交换位置;模式2:交替交换位置)、转换间隔(TI)、新风进口状态和级数对机组COP的影响。结果表明:该机组存在最优TI,模式2的最优TI是模式1的一半,风量为300 m³·h^-1 时模式1的最优TI为8 min,风量为500 m³·h^-1时模式1的最优TI为4 min;随着级数增加,机组COP增加;新风进口越干燥、温度越低,机组COP越高。在北京夏季工况和ARI夏季工况下,COP分别高于3.5和5.5。     

-60℃温区精馏型自复叠制冷系统R41替代R23的理论与实验

选取R1234ze(E)作为高沸点组分,对R41在-60℃温区二元精馏型自复叠制冷循环中替代R23进行循环性能对比分析。设计并搭建采用精馏型自复叠制冷循环的实验装置,对R23/R1234ze(E)和R41/R1234ze(E)混合制冷剂在系统中的循环性能进行实验对比。理论分析和实验结果均表明:以R1234ze(E)作为高沸点组分时,用R41替代R23后系统COP略有下降,单位体积压缩功减小1/3~1/2,单位容积制冷量稍有降低,但系统单位质量制冷量明显提高,可以大大减小充注量。更重要的是R41的GWP的显著减少能起到很明显的环境保护作用。     

基于响应面法光热-光电膜蒸馏系统优化研究

设计并搭建了太阳能光热-光电方腔型膜蒸馏系统,为研究该系统机理与优化问题,首先以料液进口温度、流量、太阳辐照度为影响因子,膜通量、能耗为响应值,采用响应面法分析各影响因子与响应值间的关系;其次结合中心复合设计法设计实验工况,建立响应值与影响因子的二次多项式回归模型,通过方差分析、实验验证对所建立的模型进行可靠性分析;最后对响应值进行响应面分析与系统优化,获得了系统最佳运行工况和最优膜通量、能耗值,并进行了实验验证。结果表明,系统最佳工况为：料液进口温度为63℃,料液进口流量为232 L/h,太阳辐照度为700 W/m²,在此工况下实际膜通量达到7.28 L/(m²·h),高于预测值6.39 L/(m²·h),两者误差为12.23%,对应的能耗值为10.40 L/(kW·h)。     

风冷、水冷和蒸发式冷凝器制冷系统经济性研究

文章通过理论计算与实验研究,对采用三种不同冷凝器的制冷系统的经济性和性能进行了比较,即:风冷式、水冷式冷凝器和蒸发式冷凝器制冷系统.通过比较理论的能耗计算结果,蒸发式冷凝器总能耗为1590.64 kW,相比风冷式和水冷式冷凝器节省功耗约1/2,其循环水量2425.5 L/s,只占水冷式的1/8.以系统运行能耗低为目的,通过实验进行评价,蒸发温度为-24℃时,蒸发式冷凝器制冷系统的散热速率比风冷式冷凝器制冷系统的大23.9%;蒸发式冷凝器制冷系统的制冷系数(COP)比风冷式冷凝器制冷系统的大14.3%;蒸发式冷凝器制冷系统的制冷量比风冷式冷凝器制冷系统的大30%.     

新型空气-水双热源复合热泵系统除霜特性及能耗

基于新型空气-水双热源复合热泵系统(AWDSHPS-N),实验研究了AWDSHPS-N采用冷凝器出口制冷剂再冷却除霜(D-I)、低温热水除霜(D-II)、低温热水+冷凝器出口制冷剂再冷却除霜(D-Ⅲ)3种除霜模式进行除霜时对系统整体性能系数(COP)的影响,除霜期间系统运行特性及除霜所消耗的能量,并与逆循环除霜模式进行了对比分析。测试工况下的实验结果表明,除霜模式D-I和D-Ⅲ仅使系统整体COP较结霜运行期间的COP分别降低了0.42%和3.93%;D-II除霜期间系统的制热功率和COP分别较结霜运行期间提高了27.4%和17.8%。D-I、D-II和D-Ⅲ完成一次除霜能耗仅分别为逆循环除霜能耗的3.11%、34.78%和28.26%;采用此3种除霜模式时系统整体COP较采用逆循环除霜时分别提高了26.06%、29.79%和17.02%。     

R290工质直线压缩机的性能实验研究

根据R290工质的商业冷柜的制冷需求,开发了直线压缩机样机,开展了国标工况下的制冷性能实验研究。实验结果显示,直线压缩机样机在供电电压145 V,频率70.2 Hz条件下,制冷量为604 W,制冷COP为1.42,部分负荷制冷COP会发生一定的衰减,负荷率越低衰减越大,40%制冷量时COP仅为1.02。降低供电频率导致其与固有频率的偏离增大时,制冷量和COP也出现了较大的衰减。功耗分析表明,为提高直线压缩机能效,需要从直线电机的性能系数和降低活塞与气缸配合间隙两方面同时进行优化。     

太阳能制冷系统在不同循环方式下的运行特性

设计了太阳能吸附式制冷系统,通过管路切换,该系统可实现开式循环方式以及闭式循环方式。研究了两种不同的循环方式下,太阳能吸附式空调系统的运行特性,包括太阳能集热器阵列、吸附式制冷机组的温度变化规律以及系统制冷量的变化规律。实验表明,由于蓄热水箱的调节作用,开式循环的运行工况稳定,而闭式循环在运行过程中具有明显的波动性但其具有较高的太阳能集热效率以及系统COP,节能优势明显。     

-60℃温区精馏型自复叠制冷系统R41替代R23的理论与实验

选取R1234ze（E）作为高沸点组分,对R41在-60℃温区二元精馏型自复叠制冷循环中替代R23进行循环性能对比分析。设计并搭建采用精馏型自复叠制冷循环的实验装置,对R23/R1234ze（E）和R41/R1234ze（E）混合制冷剂在系统中的循环性能进行实验对比。理论分析和实验结果均表明：以R1234ze（E）作为高沸点组分时,用R41替代R23后系统COP略有下降,单位体积压缩功减小1/3~1/2,单位容积制冷量稍有降低,但系统单位质量制冷量明显提高,可以大大减小充注量。更重要的是R41的GWP的显著减少能起到很明显的环境保护作用。     

喷嘴距对喷射器及双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响研究

采用自行设计加工的变喷嘴距喷射器,在双蒸发压缩/喷射制冷实验平台上,研究了喷嘴距对喷射器和系统性能的影响规律,并与传统压缩制冷循环的性能进行对比。研究结果表明:喷射器存在一个最优喷嘴距能使引射系数(μ)、升压比(PLR)、系统性能系数(COP)和压缩比(CR)均达到最大值;在所研究的工况范围内,最优喷嘴距为?5 mm,与喷嘴距为+15 mm相比,μ最大可提高24.56%,PLR最大可提高7.34%,COP最大可提高11.5%,CR最大降低了3.47%;在不同冷却水进水温度和冷媒水进水温度下,双蒸发压缩/喷射制冷循环比传统压缩制冷循环性能更优,COP最大可分别提高33.97%和24.73%。研究结果可为双蒸发压缩/喷射制冷系统喷射器设计和系统运行参数优化提供参考。     

一种回热回质循环吸附式制冷系统的仿真

吸附式制冷常采用回热回质循环来提升系统性能。研究了一种采用串联回热和类回质方式的回热回质循环吸附式制冷系统,并对其进行仿真。系统的主要部件(含作为储液器的蒸发器)采用3层换热法建立数学模型。仿真结果表明,随着制冷时间的延长,系统性能系数(COP)单调增大,单位质量制冷量(SCP)单调减小。随着回热时间的延长,COP和SCP是先增大后减小,最佳的回热时间为10s。随着回质时间的延长,COP和SCP波动性下降,回质过程未提高系统性能。COP和SCP随着热水、冷冻水温度的升高以及冷却水温度的下降而增大。热水温度对SCP以及冷冻水、冷却水温度对COP和SCP的影响,呈现线性变化,而热水温度对COP的影响呈现二次变化。     

KOH与NaOH活化法所制活性炭孔结构及电化学性能的比较

采用沥青焦为原料,以KOH和NaOH化学活化法制备出不同碱炭质量比(R)系列活性炭.用氮气吸附和脱附等温线计算出BET比表面积、DFT孔径分布及孔容,并且通过直流循环充放电、循环伏安等表征方法研究了其电化学性能.实验结果表明,R值对所制活性炭的BET比表面积、DFT孔径分布及孔容均有良好的调控作用.KOH化学活化法对孔径分布调节更加明显,当R=5时所制活性炭微孔含量从R=3时的73.0%下降到46.15%.KOH活化法所制活性炭具有更大的质量比电容,其最大值分别为278.1 F/g(3 mol/L KOH)、174.5 F/g(1 mol/L(C2H5).NBF,/Propyleene Carbonate(PC)).NaOH活化法所制活性炭则具有更大的体积比电容和单位比表面积比电容,其值分别达143.0 F/cm3、21.46μF/cm2(3 mol/LKOH).     

R32制冷系统湿压缩的最佳吸气干度范围

湿压缩应用于R32制冷系统时能有效降低压缩机排气温度,但是其对系统性能的影响有待研究。在热力循环理论计算分析的基础上,利用变频滚动转子式压缩机制冷循环实验台,通过改变压缩机频率和电子膨胀阀的开度做了一系列实验,研究不同工况下R32制冷系统各项参数的变化趋势,寻找系统最优时吸气干度范围。理论分析表明:吸气带液时系统的性能比吸气过热时要好;从吸气过热到吸气带液,排气温度快速降低,而制冷量和COP先升高后降低,压缩机吸气干度在0.90~0.93内,理论COP存在最大值。实验分析表明:吸气干度在0.96~1.0范围内,制冷量比常规应用中控制过热度5℃时的高5%~10%;排气温度比吸气过热度5℃时的排气温度低8%~16%;COP比吸气过热度5℃时的高5%~8%;系统压比降低,系统性能达到最优。     

广东某城镇污水厂的能耗分析评价及节能途径探讨

污水处理行业属于能耗密集型行业,开展能耗分析评价和降低污水厂能耗,从而降低污水处理运行成本是大多数污水处理厂在运行过程中最为关注的问题之一。本文以比能耗分析法为基础,利用单位水量电耗和单位耗氧污染物削减量电耗作为评价指标,对该污水厂开展能耗评价。结果表明该厂年均单位水量能耗为288.98 kw·h/km~3,年均单位耗氧污染物削减量能耗为4 kw·h/kg,接近或高于广东省同类型污水处理厂的能耗标准上限,这说明污水处理厂存在节能降耗的空间。通过对动力系统和曝气系统的分析发现,该厂的水泵和风机在选型上并未考虑负荷较低的情况,从而导致了能耗偏高,利用大小泵或者大小风机根据运行负荷进行阶梯型搭配,可以降低污水厂能耗。     

燃气热泵制冷性能试验及余热利用分析

为进一步提高能源利用率和提升低品位余热的品质,实现能量梯级利用,针对燃气机热泵系统开展了制冷性能实验及余热驱动的有机朗肯循环理论仿真研究。结果表明:燃气机热泵系统制冷量、发动机余热以及发动机一次能耗均随燃气发动机转速升高而增大;性能系数(COP)及一次能源利用率(PER)随蒸发器进水温度的升高而增大,但随发动机转速升高而降低。COP和PER分别高于6.0和1.1。在蒸发温度60~86℃范围内,以R245fa作为有机工质的有机朗肯循环热力学第一定律热力效率为7.39%~10.95%,热力学第二定律?效率为42.65%~52.25%。     

新型空气-水双热源复合热泵系统除霜特性及能耗

基于新型空气-水双热源复合热泵系统（AWDSHPS-N）,实验研究了AWDSHPS-N采用冷凝器出口制冷剂再冷却除霜（D-I）、低温热水除霜（D-Ⅱ）、低温热水+冷凝器出口制冷剂再冷却除霜（D-Ⅲ）3种除霜模式进行除霜时对系统整体性能系数（COP）的影响,除霜期间系统运行特性及除霜所消耗的能量,并与逆循环除霜模式进行了对比分析。测试工况下的实验结果表明,除霜模式D-I和D-Ⅲ仅使系统整体COP较结霜运行期间的COP分别降低了0.42%和3.93%;D-Ⅱ除霜期间系统的制热功率和COP分别较结霜运行期间提高了27.4%和17.8%。D-I、D-Ⅱ和D-Ⅲ完成一次除霜能耗仅分别为逆循环除霜能耗的3.11%、34.78%和28.26%;采用此3种除霜模式时系统整体COP较采用逆循环除霜时分别提高了26.06%、29.79%和17.02%。     

变制冷剂流量制冷系统的不稳定性分析

针对变制冷剂流量(VRF)系统中的过热度不稳定性振荡现象,利用变流量水冷式制冷机组设计实验。通过观察同一频率下定阀开度变压比和定压比变阀开度时系统参数的振荡现象,分析不稳定段过热度振荡机理,并得出结论。实验结果表明:随着蒸发器内液相拉长,在蒸发量一定的情况下,完全蒸干点不断地向蒸发器出口推移,系统呈现出振荡初态;当过热度跨入最小稳定信号(MSS)线的不稳定区域时,由于制冷剂流型的变化使得蒸发器两侧换热机理发生交替,从而产生了不稳定性振荡;变阀开度对质量流量的增量影响仅为变压比下的53.3%,但两工况下能够在不稳定区间达到的最大峰谷差均在3K左右;工况1~#下压比对压缩机功耗有更直接的影响,在制冷量微升的前提下仍能促使系统性能系数(COP)趋势向下。