混合工质林德节流制冷技术的发展分析

单工质单级蒸汽压缩式制冷循环是目前最成熟的制冷技术,但在低温温区（?40℃以下）具有一定局限性,而混合工质节流制冷技术能够适应不同温区,特别在深低温区极具研究价值。本文介绍了共沸、近共沸及非共沸混合物制冷剂的原理及特点。研究发现,共沸和近共沸混合工质制冷剂与单工质具有相似的性质;单级压缩混合工质制冷机依靠非共沸混合制冷剂的高度温变相变特性实现深度制冷。阐述了一种混合工质林德循环系统（LHR）的国内外发展历史和研究现状,指出LHR经历了开式循环、多级压缩闭式和单级压缩闭式循环3个发展阶段。最后结合混合工质林德循环系统实验,提出了增加风冷预冷器、回热器发泡保温等改进措施及研究优化重点,包括混合工质组分及最佳配比、热物性计算、换热器保温等方面的优化。     

变流量对表冷器性能的影响

为提出一种空调系统部分负荷下表冷器进行冷冻水量和风量同时调节的方法和策略,对表冷器在变流量工况下的热工特性进行了研究,通过建立表冷器的数学模型,进行了不同冷冻水温度下变冷冻水流量、变送风量和冷冻水流量与送风量同时变化对表冷器性能影响的仿真,得出了不同冷冻水温度、变冷冻水流量、变送风量对表冷器的热工性能的影响规律。同时从系统节能优化控制角度对表冷器的热工性能变化进行了分析,为完善空调系统部分负荷下表冷器的变流量控制策略提供依据和参考。     

非共沸混合工质组分调控ORC系统热经济性分析和优化

作为最具潜力的低品位热能发电技术之一,有机朗肯循环(ORC)近年来受到越来越多的关注。与传统的高品位能源发电技术相比,其运行性能对环境温度的变化极其敏感。提出一种新型非共沸混合工质ORC系统,利用分液冷凝器调节混合工质组分,以适应环境温度的变化,进而提高系统性能。根据环境温度的变化构建热力学优化模型获得最优组分;冷凝过程中利用分液冷凝器和组分调控系统改变混合工质组分。通过案例验证了新系统的热经济性能优势,研究结果表明:对于100℃热源,在定压运行工况下,新系统较传统系统的经济性可提高38.90%,而在滑压运行工况下,新系统较传统系统的经济性可提高15.35%,且使用不同非共沸混合工质时,系统性能有显著差异。     

两级分凝自复叠制冷系统特性

以两级分凝自复叠制冷系统为研究对象,分析了三元混合工质空间和平面汽液平衡特性,对三元混合工质的组分变化规律及运行特性进行了理论研究。应用混合工质物性分析软件Refprop 8.0根据冷凝蒸发器冷量平衡特性讨论了混合工质组分比例,得到比较合理的配比组成65/20/15。通过5个平面压焓图的空间变化关系分析了自复叠制冷系统工质分离、混合和运行特性。根据实验研究,循环系统高低压旁通和相分离器出口气体旁通可有效改善压缩机启动初期系统压力和温度过高的问题。对系统各级节流降温过程进行了分析,并对压缩机的吸排气温度和蒸发温度进行了研究。     

冷凝条件对基于混合工质的内燃机余热有机朗肯循环热力性能的影响

利用建立的内燃机余热有机朗肯循环模型,选取R245fa分别与环己烷、环戊烷组成非共沸混合工质,对3种冷凝条件下的有机朗肯循环进行热力学分析,研究了冷凝条件对非共沸混合工质有机朗肯循环性能的影响规律,提出了确定混合工质冷凝温度的方法。结果表明：冷凝条件是影响系统性能的重要因素,在定泡点冷凝温度工况下,纯工质的热力性能优于混合工质的热力性能;在定露点冷凝温度工况下,配比合适的混合工质的热力性能优于纯工质的热力性能。混合工质的冷凝温度应根据冷却介质进出口温度、混合工质的温度滑移和传热窄点温差进行优化;当冷却介质的温升小于混合工质的最大温度滑移时,随着R245质量分数的增加,系统输出净功出现两个极大值,但输出净功最大值出现在热力性能较优工质所占比例大的质量分数点;当冷却介质温升大于混合工质的最大温度滑移时,输出净功最大值出现在温度滑移最大的混合工质质量分数点。     

非共沸制冷剂非完全冷凝现象的假想及判据

为了探讨空调系统中非共沸制冷剂的变工况循环特性,揭示系统循环参数与冷凝器中的换热流体温度和流量之间的关系,进行了大量的实验研究。根据实验数据发现了一种特殊的实验现象,即在换热流体进口温度不变的前提下,系统性能系数（COP）随换热流体流量的逐步增大呈现先升高后降低的特性,为解释此现象提出了制冷剂非完全冷凝的假想。在此基础上,初步建立了非共沸制冷剂非完全冷凝的理论判据,并将该判据推广应用到了15种已商品化的非共沸制冷剂上,预测了这些制冷剂发生非完全冷凝现象的条件。     

有机朗肯循环系统中工质泵的运行性能

为研究车用有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）余热回收系统中工质泵的性能及选型,在模拟车用ORC余热回收系统的工作环境下,设计并搭建了以R123作为工质的多级离心泵性能测试实验系统。通过控制多级离心泵转速（870~2900 r·min^-1）、调节工质流量（0.20~5.00 m³·h^-1）,得到了多级离心泵特性曲线。通过分析变工况时多级离心泵关键参数间相互作用关系,及其对车用ORC余热回收系统性能的影响情况,验证了多级离心泵应用于车用ORC余热回收系统的可行性,并确定了其最佳工况点参数。研究结果表明：变工况时,多级离心泵总效率为15.00%~65.70%。车用ORC余热回收系统的蒸发压力、热效率均随着多级离心泵转速的增加而增加。在高转速区,工质流量对系统蒸发压力和多级离心泵输入功率（多级离心泵消耗的电功率）的影响明显增大。随着系统蒸发温度的升高,工质泵实际输入功率占膨胀机输出功率的比例（back work ratio,BWR）最高可达0.45。当多级离心泵转速为2900 r·min^-1时,车用ORC余热回收系统热效率最高可达10.50%。     

混合工质配比对自复叠制冷循环影响的理论模拟和实验研究

随着制冷行业的快速发展,结构简单、运行可靠、系统效率较高的自复叠制冷系统引起人们的广泛关注。由于自复叠制冷系统性能受混合制冷剂配比影响等问题不利于其在大中型系统中的应用,在理论分析单级自复叠系统性能与工质配比间关系的基础上,对传统的单级自复叠系统进行改造,分别在高低温循环过程安装电子膨胀阀和储液罐、精馏器等部件以更好地调节混合工质的质量流量。采用Matlab软件编程,调用制冷工质物性分析软件NIST Refprop 9.0进行模拟计算,并把三种压比下的模拟计算与实验结果相对照。结果表明:在R23浓度(质量分数)为0.32~0.40时,改进的自复叠系统具有较高的COP,且实验与模拟结果相吻合。实验结果表明系统?效率几乎不受R23浓度变化的影响。进一步表明了自复叠系统性能不受工质配比影响,具有可行性,为自复叠系统在大中型制冷系统中的推广提供了依据。     

有机朗肯循环系统中工质泵的运行性能

为研究车用有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热回收系统中工质泵的性能及选型,在模拟车用ORC余热回收系统的工作环境下,设计并搭建了以R123作为工质的多级离心泵性能测试实验系统。通过控制多级离心泵转速(870~2900 r·min~(-1))、调节工质流量(0.20~5.00 m3·h~(-1)),得到了多级离心泵特性曲线。通过分析变工况时多级离心泵关键参数间相互作用关系,及其对车用ORC余热回收系统性能的影响情况,验证了多级离心泵应用于车用ORC余热回收系统的可行性,并确定了其最佳工况点参数。研究结果表明:变工况时,多级离心泵总效率为15.00%~65.70%。车用ORC余热回收系统的蒸发压力、热效率均随着多级离心泵转速的增加而增加。在高转速区,工质流量对系统蒸发压力和多级离心泵输入功率(多级离心泵消耗的电功率)的影响明显增大。随着系统蒸发温度的升高,工质泵实际输入功率占膨胀机输出功率的比例(back work ratio,BWR)最高可达0.45。当多级离心泵转速为2900 r·min~(-1)时,车用ORC余热回收系统热效率最高可达10.50%。     

水泵变频技术在空调系统中的应用

本文在对空调工程中冷冻水泵变水量调节可行性分析的基础上,阐述了水泵变频技术的节能原理、控制方法及其在中央空调系统中的应用,并对其节能效果进行了评价。     

三元制冷系统分析

乙烯装置产品分离过程需要在低温下进行,为此需配置压缩制冷系统为深冷分离提供冷量。三元压缩制冷由于能提供温位连续的制冷曲线,与工艺物流降温曲线更好地匹配,相比传统的复叠制冷具有热力学效率高、制冷能耗低的特点。为了分析三元压缩制冷的节能潜力,本文对某乙烯装置的三元制冷系统进行了(火用)分析。从(火用)总复合曲线(EGCC)图的分析可以得出该系统三元冷剂配置是比较合理的,(火用)损失较小。将该制冷系统划分为换热器、压缩机、节流阀、闪蒸罐等子系统,并分别计算了各子系统的(火用)损失。三元制冷系统的(火用)损失总计为24238.1kW,90%(火用)损失集中在换热器和压缩机两个子系统。然后将(火用)损失分为可避免的和不可避免的(火用)损失两类,其中不可避免的(火用)损失为13539.9kW,可避免的(火用)损失为10698.2kW,最后指出节能重点应该放在降低可避免的(火用)损失。     

串并联风冷冰箱性能优化

基于一台采用串并联制冷循环的风冷冰箱,以提高冷冻室冷冻能力和降低系统耗电量为目标,采用非共沸混合工质制冷剂,通过试验手段研究并获得了关键参数对系统性能的影响规律。研究结果表明,分别存在最佳充注量和组分浓度的不同组合,使得冰箱耗电量和冷冻室最低温度达到最低,分别为1.51 kW·h/d和-40.7℃。为了进一步降低冰箱能耗,通过试验发现风机电压存在最优值7.5 V,使得冰箱整机耗电量降低10%,达到1.16 kW·h/d。     

高温热泵在除湿转轮空调系统中的性能

提出一种新型的除湿转轮与高温热泵联合运行的空调系统,该系统利用热泵的蒸发器对除湿后的热空气进行降温处理,同时将冷凝器释放的热量为除湿转轮提供再生能耗,在系统内部实现冷量和热量的抵消,既降低系统能耗又减少环境污染。为此研制了采用工质R142b的空气源热泵,将机组置于可模拟转轮处理空气和再生空气状态的标准空气焓差室对其性能进行测试。通过改变室外侧环境温度和进入冷凝器的风量研究R142b在空气源热泵机组中的循环性能和排气压力。结果表明：当蒸发器环境温度为（45±0.2）℃时,冷凝器进风温度为（27±0.2）℃时,灌注R142b的空气源热泵可产生79.2℃的热风,满足转轮的再生温度要求,且排气压力在压缩机的正常工作压力范围内。     

Study on environmentally friendly refrigerant R13I1/R152a as an alternative for R134a in automotive air conditioning system

Aiming at solving the problem of high global warming potential of R134a, a new mixed refrigerant R13I1/R152a (molar fraction ratio of 35:65) with no ozone depletion potential and low global warming potential was proposed as a substitute for R134a in automotive air conditioning. The computational models for the thermodynamic properties of R13I1/R152a were established by using the PR (Peng-Robinson) equation of state combined with the vdW mixing rule. Based on these models, the cycle performance of this working fluid was calculated, which was also compared with that of R134a and R1234yf under the different operating conditions. The results show that R13I1/R152a is a near azeotropic refrigerant whose temperature glide is approximately 0, and the saturated vapor pressure curve of which is equivalent to that of R134a. Moreover, compared to R134a, R13I1/R152a has an average 5.7% improvement in coefficient of performance as well as similar volumetric cooling capacity. The average coefficient of performance and volumetric cooling capacity of R13I1/R152a are significantly higher than those of R1234yf by 13.8% and 12.0%, respectively. However, the average discharge temperature of R13I1/R152a is approximately 13.3 K higher than that of R134a, but it is also within reasonable limits. Hence, the application of the proposed refrigerant R13I1/R152a in automotive air conditioning system is technically feasible.     

变频软起动器在中央空调水泵电机上的节能应用

介绍黄山永新股份有限公司应用变频软起动调速技术对中央空调冷冻水泵进行节能改造,对水泵节能原理、变频节电器技术性能、系统构成、变频器参数设置进行详细说明。     

探析室外气象条件对全空气蒸发冷却空调设备制冷量的影响

节能减排对蒸发冷却空调技术的发展提供了契机,体现出与时代相一致的绿色、节能、环保、高能效比的优势特点,然而该技术受到气象条件的影响不容忽视。以蒸发冷却空调设备的制冷量参数为着眼点,基于蒸发冷却空调设备的特点及制冷原理,把握和分析室外气象条件相关参数的变化条件,如:干球温度、湿球温度、相对温度、含湿量、大气压力等,探讨了室外气象条件对全空气蒸发冷却空调设备的制冷量影响。     

磁力泵驱动两相冷却环路的换热特性

为研究磁力泵驱动两相冷却环路的工作特性,特别是启动特性和换热性能随温差的变化规律,搭建了磁力泵驱动两相冷却环路的实验装置,并利用空气焓差法对其进行测试。结果表明:磁力泵驱动两相冷却环路启动迅速,在600 s内达到稳定状态,受蒸发器内液体过热的影响,启动过程中系统的压力和温度分布会产生微小波动;制冷量随温差的增大而增大,随制冷剂质量流量的增加呈先增大后减小的趋势。温差10℃时,系统最大制冷量为3.429 kW,能效比(EER)为12.94;温差25℃时,制冷量最大为9.241 kW,EER为29.7。     

中央空调水系统清洗工艺探讨

中央空调水系统的污染不但影响热传递,制冷制热效率下降,而且机组还将受到腐蚀,影响机组使用寿命,增加整个空调系统的能耗.通过对水系统的清洗,不仅能提高中央空调运行性能还能达到节能降耗的目的.以某写字楼的中央空调系统为例介绍了整个中央空调水系统的清洗工艺,达到对实际的指导作用.     

基于R124-DMAC为工质对的余热吸收式制冷

设计并搭建了制冷量为3 kW、以R124-DMAC为工质、采用电热高温空气模拟发动机排气废热的空冷鼓泡吸收制冷实验系统,通过改变热空气进口温度、冷冻水温度和浓溶泵流率测试系统工作参数的变化趋势。实验结果表明,当发生器稀溶液出口温度约为100℃时,蒸发温度为-4℃,系统COP值最大可达到约0.54,而且实验系统稳定性较好;影响系统制冷量和COP值的主要参数是热空气进口温度和冷冻水温度;当蒸发温度低于5℃时,为了提高制冷效果需考虑设置精馏装置。     

High pressure vapor-liquid equilibria and critical loci for the HFC125-HFC134a system

We measured vapor-liquid equilibria (VLE) ranging from 303.75 to 363.15 K and the critical locus for the system of pentafluoroethane (HFC125)-1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC134a). The critical locus exhibited type I behavior by van Konynenberg and Sccot. Correlating the VLE data with an extended BWR equation of state, we found the optimum binary interaction parameter for this system 1.0081 and estimated coefficients of performance (C.O.P.) as a mixture refrigerant. As a result of the correlation, we found that the HFC125-HFC134a system is a potential alternative refrigerant when mole fraction of HFC125 is lower than 0.6. Calculations showed a 4.9% saving energy in the cycle compared with chlorodifluoromethane (HCFC22), for a composition of 30 mole percent HFC125. This paper was presented at The 5th International Symposium on Separation Technology-Korea and Japan held at Seoul between August 19 and 21, 1999.