R417A热泵热水器性能及螺旋套管冷凝器换热研究

本文以R417A为工质,在冷凝器不同进水温度、不同进水体积流量时,测试了空气源热泵热水器的运行性能及螺旋套管冷凝器的换热特性,为制冷空调及热泵系统的工质替代提供参考。实验工况为:冷凝器入口水温20～55℃,冷凝器进水体积流量为0.6～1.0 m~3/h,环境温度分别为15、29℃。结果表明:冷凝器进水体积流量一定时,随入口水温的升高,冷凝器总换热量、总传热系数减小,压缩机排气压力、输入功率增大,热泵热水器制热量、制热性能系数COP下降。冷凝器入口水温一定时,随进水体积流量的增加,冷凝器总换热量、总传热系数增大,压缩机排气压力、输入功率减小,热泵热水器制热量、COP增大。实验工况范围内,与环境温度为15℃相比,环境温度为29℃时的冷凝器总换热量、总传热系数、排气压力、吸气压力、输入功率、制热量、COP均较高。     

制冷剂充注量及毛细管长度对空气源热泵热水器性能的影响

对一台空气源热泵热水器进行制冷剂充注量和毛细管长度的性能匹配试验。试验结果表明:在试验所取的制冷剂充注量和毛细管长度范围内,随着制冷剂充注量增大,制热量和COP先增大后减小,功耗则不断增大;随着毛细管长度增大,制热量、功耗和COP均是先增大后减小;当系统在最佳匹配时,COP达到4.14 W/W。制冷剂充注量和毛细管长度对制热量的影响相对较大,对功耗的影响相对较小,当制冷剂充注量和毛细管长度发生变化时,在差异程度最大时,制热量的变化率比功耗的变化率分别高183.3%和82.4%;在制冷剂充注量较大时,COP会明显下降。当制冷剂充注量较大时,在运行前期的水温增长速率比制冷剂充注量较小时高,在运行后期(约60 min以后)反而比较低。     

严寒地区空气源热泵供暖运行性能研究

基于TRNSYS软件建立空气源热泵供暖系统仿真模型,模拟空气源热泵供暖运行性能,对比分析不同供水流量、不同月份以及3个典型供暖日下的系统COP。研究结果表明:室内温度及系统COP随室外温度的升高而升高,系统耗电量随室外温度的升高而降低;当室外温度恒定时,室内温度和系统耗电量随供水流量的增大而增大,但系统COP随供水流量的增大而降低;供暖期开始和结束时,空气源热泵运行性能稳定、满足供暖热舒适需求,供暖期室外温度最低时不宜单独使用空气源热泵。研究结果可为空气源热泵供暖系统在包头地区的应用提供指导。     

结霜工况下空气源热泵-冷柜双联机性能实验研究

空气源热泵-冷柜双联机将热泵系统部分制冷剂用于对冷柜制冷系统进行机械过冷,可提高系统整体性能。本文将空气源热泵室外机与冷柜冷凝器设计成一体式换热器,在冬季工况下可利用冷柜制冷系统的冷凝热延缓空气源热泵室外机结霜。实验研究了结霜工况下空气源热泵-冷柜双联机性能,将热泵-冷柜联合运行工况下的性能与热泵单独运行工况下的性能进行了对比,并分析了不同冷流比条件下热泵系统、冷柜系统性能及热泵室外换热器表面结霜性能。实验结果表明:在室外换热器严重结霜工况下,相比于空气源热泵单独运行,双联机联合运行使结霜周期延长为原来的2.17倍,热泵系统平均制热量及平均COP分别提高了约5%及4.8%。随着冷流比增大,冷柜系统平均制冷量和平均COP均增大。而空气源热泵在冷流比为0～12%范围内,结霜周期、平均制热量及平均COP均变化较小,当冷流比大于12%时,随着冷流比增大,结霜周期缩短,平均制热量及平均COP呈下降趋势。     

制冷剂R32特性及其用于空气源热泵热水器的理论循环分析

介绍R32,R22和R407C以及R410A四种制冷剂的流动特性和热力学特性,并对采用这4种制冷剂的空气源热泵热水器进行理论循环分析。从计算结果可以看出,与采用其他3种制冷剂的系统对比,采用R32制冷剂的系统具有较低的压缩比,较高的理论COP以及容积制热量;在当前阶段,R32是用于空气源热泵热水器的一种较好的制冷剂。     

具有防霜功能的低温型空气源热泵热水器性能研究

针对空气源热泵热水器在冬季低温环境下蒸发器容易结霜和机组效率降低的问题,提出一种具有防霜功能的低温型空气源热泵热水器,通过试验测试了热泵系统在不同低温工况下的性能。实验结果表明:通过在热泵系统蒸发器底部安装防霜换热器,可使热泵系统的输入功率平均提高了5.6%,制热量平均提高了9.3%,COP平均提高了5.5%,系统压缩机的排气温度明显降低。     

R290空气源热泵蒸发器换热性能分析

利用软件EVAP-COND对采用制冷剂R290的空气源热泵翅片管式蒸发器进行仿真模拟,通过改变制冷剂质量流量和蒸发器进口风量对机组制冷量、压降等进行比较分析。结果表明:制冷量、总传热系数、管路压降随制冷剂质量流量增大而增大,但制冷量增幅逐渐减小;最佳制冷效果下的制冷剂质量流量和风量分别在120 kg/h和25 m~3/min左右;制冷剂质量流量不变时,风量变化对蒸发器制冷剂侧总压降影响不大。     

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。     

空气源热泵自然冷源过冷制热性能实验研究

冬季我国北方室外环境蕴含大量天然冷源,热力学分析表明热泵工质过冷释放的热量可以在蒸发器的等温吸热过程中获得补偿。为了研究大气自然冷源对热泵制热性能的影响,增设室外过冷器,搭建利用自然冷源过冷的空气源热泵实验装置。实验结果表明：当室外环境温度大于0 ℃,冷凝温度小于45 ℃的条件下,自然冷源过冷对热泵制热量与制热COP影响均较小,系统制热量维持在6.22 ~ 6.70 kW,制热COP维持在3.03,压缩机排气温度维持在103 ℃以下;当室外环境温度小于 -10 ℃,冷凝温度大于50 ℃时,随过冷度的增加,压缩机功率增加、排气温度显著增高,系统制热量呈先缓慢增加后减小趋势,制热COP降至2.3。基于上述研究提出一种空气源热泵过冷融霜新型除霜方式,融霜同时不停止制热。     

空气源热泵供热参数特性实验研究

为了提高空气源热泵的供热性能,搭建了空气源热泵性能测试系统,进行了不同运行工况下的热泵性能测试研究,研究分析了冷冻水流量、节流阀开度,压缩机频率对热泵机组制冷量与制热量的影响.结果表明:一开始制热量、制冷量随冷冻水流量的增加而增加,当冷冻水流量超过一定范围时,此时压缩机吸排气压小,导致了制冷剂流量下降,从而造成制热量、...     

直流变频空气源热泵热水器的实验研究

针对普通的定频空气源热泵热水器不能在宽负荷和宽温度条件下运行等缺陷,提出一种直流变频空气源热泵热水器.通过对样机进行实验,得出了制热量、功率、COP值、吸气温度、排气温度等性能参数随压缩机运行频率的变化规律。结果表明直流变频热泵热水器能在宽负荷、宽温度条件下稳定运行。     

R290空气源热泵热水器的试验研究与对比

为了研究R290和R22在空气源热泵热水器上的性能,试验样机采用一套同轴式套管换热器（与某空调室外机组相匹配连接）和1个电子膨胀阀（安装在2个换热器之间）,根据国标GB/T23137—2008测试R290和R22在该样机上一次性加热热水的各种性能。试验结果表明,R290的充注量仅为R22的42%~46%;在各种试验条件下,R290的能效比不低于R22的,压缩比低且排气温度更低;R290压缩机排量需要比R22系统提高15.4%。     

外绕微通道冷凝器空气源热泵热水器仿真与优化

空气源热泵热水器比燃气或电热水器更为节能。本文提出了一种外绕微通道冷凝器,可以减少制冷剂充灌量、提高换热效率、降低成本、提高安全性。建立了热泵热水器的准稳态系统模型,制冷剂侧采用稳态模型,水箱和水侧采用动态模型。通过实验证明了该系统模型可以准确地预测时变的系统功耗、水温,以及系统时均COP。通过仿真分析,发现水箱隔热层可以缩短水的加热时间、并提高系统COP约9.2%。增大冷凝器也可提升系统COP,但几乎不改变水的加热时间。最后提出了微通道冷凝器的三流程优化设计方法。     

小型复合空调器的研制和实验研究

提出了一种新型蓄冷和热水器复合空调器装置.蓄冰槽在低谷电和夜晚室外温度较低时蓄冷,然后利用蓄冷提高冷凝器出口制冷剂的过冷度,不但增大空调器的制冷量,而且充分利用蓄冰槽内的显热量.放冷结束后,通过调节阀门,蓄冰槽可转换成水冷冷凝器,复合空调器变成热泵热水器,提供生活热水的同时,可以提供一定的制冷量.通过对普通空调器改造的样机进行了夏季工况下运行的实验研究,研究了蓄冰槽盘管不同结构和位置对蓄冰的影响.同原来空调器比较,复合空调器制冷量平均增加28.2%,性能系数平均增加21.5%.复合机组提供热水时平均性能系数为2.77.即提供相同热量热水,复合机组用电量仅为电热水器的36%.提供热水期间平均的制冷量为2325.39w.     

Stepped pressure cycle – A new approach to Lorenz cycle

Refrigerant vapor-compression cycle usually works with variable temperature heat sources in reality, which causes remarkable irreversible losses in heat exchange process. This paper proposed the stepped pressure cycle to modify the vapor-compression cycle using refrigerant, particularly pure refrigerant. Refrigerant is designed to flow through a series of heat transfer units with stepped pressures so that the irreversible losses can be reduced. Theoretical proof confirmed the stepped pressure cycle with pure refrigerant can approach the Lorenz cycle, the most efficient cycle under variable temperature heat sources. Numerical analysis on cycle performance demonstrated that a dual-step suction and discharge pressure cycle using R32 can achieve 11.5% cooling COP improvement for residential air conditioner, while a dual-step discharge pressure cycle using R134a can bring 9.8% heating COP increase for heat pump water heater. A pilot system was made and preliminarily tested. Compared to the single cycle system, 12.3% and 18.7% COP increase were achieved in the pilot system by applying dual and triple subcycles, respectively.     

风速分布不均匀性对空气源热泵风侧换热器性能的影响

针对50kw空气源热泵V形风侧换热器的流动和传热性能进行数值模拟,研究该换热器来流风速分布不均对其换热性能的影响。结果表明：1）风速的不均匀分布对换热性能影响很大,当风速最大偏差超过50％时,换热量降低11．33％;2）风速分布不均匀也是造成制冷剂分配不均匀的主要原因,导致各回路制冷剂出口过热度存在差异,各支路出口过热度相差越大,换热器换热性能越低;3）在风速最大偏差条件下,随着平均风速的增大,换热器换热性能先增后减。     

Frost retardation of an air-source heat pump by the hot gas bypass method

This study is concerned with a hot gas (refrigerant) bypass method to retard the formation and propagation of frost in an air-source heat pump. The feasibility of the hot gas bypass method was investigated experimentally and the method's performance is compared with that of a normal, 1.12 kW capacity air-source heat pump system with no defrost equipment such as an electric resistance heater. Results indicate that the hot gas bypass method is useful for retarding the formation and growth of frost at the outdoor coil. The best performance is shown under a bypass refrigerant flow rate of 0.2 kg/min (20% of the whole system refrigerant flow rate). During 210 min of heat pump operation, the hot gas bypass method improved COP and heating capacity at an average of 8.5% and 5.7%, respectively, relative to the normal system.     

低温环境下空气源热泵的研究现状及展望

空气源热泵作为一种高效、节能环保装置,具有广泛的应用前景和市场价值。但其在低温环境下性能不稳定,制热效率过低,抑制了空气源热泵产品的推广和应用。通过总结国内外学者对改善系统在低温环境下适应性所做的研究,分析了空气源热泵在低温环境下存在的弊端,并根据最新研究进展,分别从新型工质替代问题,相变材料与空气源热泵的结合,新型热泵循环系统的开发方面对今后的研究方向作出展望。     

电动汽车热泵系统低温工况的制热性能 实验研究

为研究低温时电动汽车热泵空调系统的制热性能,本文通过搭建空气源热泵空调系统实验台,实验研究了电动汽车热泵空调系统在环境温度为-10~0℃的低温工况下的制热性能,分析了压缩机转速(2000~5000 r/min)、HVAC总成进风量(300~400 m^3/h)和环境温度对该热泵系统性能的影响,最后通过推导公式,估算电动汽车在使用空调系统后的续航里程。实验结果表明:随着压缩机转速的增加,压缩机排气温度、排气压力和系统制热量均增加,而COP下降;当保持压缩机转速和环境温度不变时,HVAC总成进风量从300 m^3/h增至400 m^3/h,制热量增加约13.3%~26.0%,COP增加约0.03~0.80;在其他条件不变时,当环境温度从-10℃升至0℃,热泵空调系统的制热量增加约60.9%~71.0%,COP增加约0.51~0.63;通过公式进行计算,当环境温度为-10~0℃时,在达到相同制热量条件下,热泵空调系统可在PTC加热器的基础上使续航里程提高13.5%~20.8%。