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。     

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。     

R744/R600及R744/R600a混合工质热泵循环性能研究

基于换热器中的传热窄点温差的限制,对R744/R600及R744/R600a在所研究的工况范围内分别替代传统制冷剂R22的亚临界热泵循环特性分别进行了计算分析.结果表明:R744/R600和R744/R600a具有不同的最优配比,可以使得制热性能系数(COPh)最大;R744/R600及R744/R600a在最优配比下的COPh分别比R22系统增大11.98％和8.24％,分别比纯质R600和R600a大36.43％和36.24％,比跨临界循环R744系统增加7.07％和4.71％.在最优配比下,R744/R600和R744/R600a的冷凝压力低于R22,分别为0.84MPa和1.18MPa;压缩机排气温度也低于R22,在90℃以下.     

一种非共沸制冷剂混合工质与R22之间循环性能的比较

一、导言取代目前应用于空调和热泵中的氟氯烷烃类制冷剂的工作,作为建筑设备研究项目的一部分,正在奥克里季国家实验室进行研究之中。非共沸混合工质作为一类替代物,显示出一种独特的性质,即压力一定时其饱和温度是干度的函数。也就是说,相变过程并非等温过程。非共沸工质相变时的温度变化称为滑动温度效应。这个非等温相变行为,能够改善热交换器在效率以及热力循环效率。然而,有的学者如Jung等人已经测得了光滑管中二元非共沸混合     

R744/R290/R600a混合工质热泵循环性能分析

对热泵系统,提出将R744/R290/R600a三种天然工质组成的混合物替代现有制冷剂。在热泵热水器名义工况下,计算分析不同配比下混合工质热泵系统循环性能,并分别与R22,R290,R600a和R744/R290(21%/79%)热泵系统性能进行对比。结果表明:R744/R290/R600a在最优配比下,系统制热性能系数为4.514,比R22,R290,R600a和R744/R290(21%/79%)系统分别增加20.50%,35.15%,41.50%和9.67%;系统冷凝压力比R22,R290和R744/R290(21%/79%)系统分别降低45.34%,41.20%和55.47%;新的混合工质不仅具有良好的热力学性能,而且可以有效降低系统运行压力,可以作为热泵工质的替代物。     

R32和R32/R1234yf混合工质黏度实验测量及模型

本文针对含HFOs类混合制冷剂黏度开展实验和模型研究。采用振动弦法黏度计对R32纯质和R32/R1234yf混合制冷剂黏度进行了实验测量,测量的温度范围分别为263~350 K、263~360 K,压力最高均为30 MPa,实验系统黏度测量的不确定度为2%。本文共获得了177组实验数据,利用得到的实验数据,基于硬球模型分别拟合了R32纯质和R32/R1234yf混合制冷剂黏度方程。R32纯质黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.28%,最大绝对偏差为0.92%;R32/R1234yf混合工质黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.69%,最大绝对偏差为2.09%。由此可见,实验数据和黏度模型吻合较好,为R32和R32/R1234yf混合制冷剂的应用研究提供了重要参考依据。     

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。     

R1234ze(E)在冷藏车余热驱动型TORC-制冷循环系统运行性能分析

建立了冷藏车余热驱动型跨临界有机朗肯-制冷循环系统热力学计算模型,研究了R1234ze(E)在该循环系统中运行性能,系统地分析了冷凝温度为40℃、50℃、60℃时系统运行性能参数,得到冷凝温度为40℃时,对应发动机尾气温度约为140℃时,系统拥有最高的膨胀机做功量10.20 kW;对应发动机尾气温度约为165℃,系统拥有最优的TORC系统热效率9.49%和最大的TORC-制冷循环系统制冷量18.36kW以及最佳的热效率值19.12%。     

HFO-1234ze在空气源热泵热水器中 替代R417A、R22的研究

首先从热物性、ODP、GWP、工质毒性、可燃性方面对HFO-1234ze、R417A、R22三种制冷剂进行对比,并进行理论计算,初步分析HFO-1234ze制冷剂运用在空气源热泵热水器上的可行性。然后,在焓差法实验室内,对分别采用HFO-1234ze,R417A和R22作为制冷工质的空气源热泵热水器进行名义工况下的性能测试,对三种制冷剂的吸排气温度,吸排气压力,压缩机输入功率、制热量、性能系数进行对比分析。本文研究结果显示HFO-1234ze可以作为R417a与R22在热泵热水器中的替代制冷剂。此次研究为热泵热水器的工质选择提供参考。     

水平光滑细管内R1234ze冷凝换热特性实验研究

对流体R1234ze在内径2 mm 的水平光滑圆管内的冷凝换热特性进行了实验研究,设定流体饱和温度为35 ℃、40 ℃,质量流量为100~400 kg/(m2?s),热流密度为4~22 kW/m2。实验获得了R1234ze在不同工况下的冷凝换热系数和摩擦压降。发现R1234ze的冷凝换热系数范围在1.5到8 kW/(m2?K)之间,且随干度的增加而增加,随质量流量的增大而增大,随饱和温度的升高而降低,比在相同工况下R134a 、R32的换热系数分别平均低约22%和31%。R1234ze的摩擦压降随质量流量增加而增大,随饱和温度的升高而降低,高于相同工况下R32的摩擦压降。并将本次实验值与其它经典换热模型和压降模型进行了对比分析,发现Baird等人的模型对本次实验的换热系数预测较好,对其它文献中的相似数据点预测也较好。Müller- Heck模型对摩擦压降预测最好。     

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。     

低温热泵系统中R290替代R22的性能研究及优化

本文针对低温热泵系统,采用R290替代R22进行性能实验研究,对比不同工况下两者的性能差异发现:直接在原系统中将R22抽出并灌装非等量R290后,系统运行时,换热量与COP均有所衰减,且在相同的低温环境工况下,R290系统的压缩机排气温度和排气压力均高于原R22系统。通过分析系统部件可知,上述现象出现的主要原因是R22系统压缩机排量过大、与R290系统不匹配,因此为同时满足系统的安全性要求以及提高R290在低温热泵系统中的整体性能,考虑在系统中更换与R290更为匹配的排量更小的压缩机。实验结果表明:对R290低温热泵系统压缩机排量进行优化能有效降低系统的排气温度和压力、提高系统整体性能;压缩机优化后的R290低温热泵系统COP较原R22系统提高6.5%,低温环境下排气温度降低36%,至80℃以下。     

微圆管内R1234ze(E)流动沸腾的环状流特性模拟研究

本文建立了制冷剂R1234ze(E)在微圆管内流动沸腾过程中的环状流模型,对传热和气液两相流动压降进行了模拟研究。综合考虑重力、表面张力及气液界面剪切力的影响,模拟分析了周向液膜不均匀分布特性及该特性对流动与换热的影响,经验证,计算结果与已有实验结果吻合较好。本文还研究了不同因素对环状流区域表面传热系数与压降的影响。模拟结果表明:在流动起始区域,截面液膜厚度的分布受重力作用影响,随着流动沸腾过程的进行,该影响作用开始减弱,且有重力作用时的环状流平均表面传热系数高于无重力作用时的环状流平均表面传热系数,随着重力加速度的增加,环状流的平均表面传热系数不断增大;随着质量流速的增大,表面传热系数与压降均随之增大;随着管径增大,表面传热系数与压降均随之减小。     

R1234ze(E)在多元醇脂油中溶解度的实验研究

R1234ze(E)(1,1,1,3-四氟丙烯)是当下具有较强替代潜能的环保制冷剂之一。本文搭建了溶解度测试实验系统,对R1234ze(E)在两种多元醇脂油中的溶解度进行测试,测试的温度范围为40～80℃,压力范围为0.123～0.360 MPa。采用PR状态方程和MHV2混合规则及NRTL活度系数模型对实验结果进行关联计算,得到不同温度下的交互系数及计算值与实验值的平均相对误差。结果表明:R1234ze(E)在两种多元醇脂油中的溶解度均随着温度的升高而降低,且R1234ze(E)在两种多元醇脂油中的平衡压力与溶解度之间存在立方函数关系。在两种多元醇酯油中,计算值与实验值的平均相对误差分别为1.68%和1.11%,可较好的描述R1234ze(E)在两种多元醇酯油中的相平衡行为。     

混合制冷剂R1234yf/R32 PVTx性质的实验研究

为了获得混合制冷剂R1234yf/R32的热物性数据,本文以Burnett法为基础搭建了高精度PVTx实验台,在温度为253~313 K时,测定了质量分数为15%/85%和25%/75%混合制冷剂R1234yf/R32的PVT性质,拟合了两种不同配比的混合工质的气态维里方程,为进一步研究该工质的基础热物性提供了详实的数据。     

Surface tension of low GWP refrigerants R1243zf,R1234ze(Z), and R1233zd(E)

The surface tension of R1243zf, R1234ze(Z), and R1233zd(E) were measured at temperatures from 270 K to 360 K by an experimental apparatus based on the differential capillary rise method. The deviation between the measured surface tension of R134a and R245fa and the calculated surface tension with REFPROP 9.1 (Lemmon et al., 2013) was ±0.13 mN m⁻¹, which is less than the estimated propagated uncertainty in surface tension of ±0.2 mN m⁻¹. Eleven points, thirteen points, and ten points of surface tension data were provided for R1243zf, R1234ze(Z), and R1233zd(E), respectively, in this paper. The measured data and the estimated surface tension using the methods of Miller, 1963, Miqueu et al., 2000, and Di Nicola et al. (2011) agree within the standard deviation of ±0.43 mN m⁻¹. The empirical correlations that represent the measured data within ±0.14 mN m⁻¹ were proposed for each refrigerant.