混合制冷工质相变换热性能评述与研究

对非共沸混合工质相变换热性能的研究发展进行了评述与分析；回顾了对其换热机理和换热特性计算关联式的研究过程，研究方法和研究结果，以及关于混合工质换热强化技术的研究，对进一步的研究方向和研究方法进行了分析。     

单级自复叠制冷系统中冷凝器的换热分析

针对自复叠制冷系统中非共沸混合工质在冷凝器内的换热特性,本文基于R134a和R23混合工质,以-50℃单级自复叠速冻箱为研究对象,通过测量速冻箱冷凝器沿程温度,并用焓差法校核冷凝器的换热,同时对冷凝器换热过程进行分析。分析结果表明,自复叠制冷系统中的非共沸混合工质在冷凝器内部传热过程的不可逆性小,热损失小;非共沸混合工质在两相区流动时,存在工质质量浓度偏移,相变时温度滑移且温度变化与焓差呈非线性关系。同时,已冷凝的液体工质在管内形成附面层,阻碍传热传质,低沸点的R23相当于不凝性气体,因此影响冷凝器性能。本研究对自复叠系统中冷凝器的优化设计提供了理论依据。     

HFC—32／HFC—134a在毛细管内流动的计算机模拟及分析

对非共沸混合工质ＨＦＣ－３２／ＨＦＣ－１３４ａ在毛细管内的流动状态进行了分析，从毛细管内流体流动的基本方程出发，结合非共沸二元工质的特性，应用混合法则分析了非沸混合工质的节流过程，建立数字模型并求得在不同压差条件下的毛细管最佳长度。     

采用R1234ze(E)/R245fa的非共沸混合工质有机朗肯循环系统实验研究

非共沸混合工质具有的温度滑移特性能有效提升有机朗肯循环（organic Rankine cycle,简称为ORC）系统的性能,具有重要的研究意义。本文介绍了ORC系统测试试验台,建立了非共沸混合工质系统热力学分析模型,通过实验研究了工质流量对混合工质ORC系统的运行性能及换热特性的影响,并且与纯工质ORC系统进行了对比。结果表明,在系统工质流量较大时,采用混合工质R1234ze（E）/R245fa的ORC系统性能具有明显的提升。     

变温热源驱动非共沸混合工质ORC换热器温度匹配性能评价方法

在对变温热源驱动非共沸混合工质ORC(有机朗肯循环)换热器中冷热流体温度匹配性能分析的基础上,提出了用于评价非共沸混合工质ORC换热器中冷热流体间温度匹配性能的指标DMPC(温度匹配指标的标准偏差).采用该指标对换热过程进行所得的结果与采用热力学第二定律的分析结果具有一致性,即当指标DMPC增大,换热器中的额外熵产增加,效率升高,而当指标DMPC减少,换热器中的额外熵产降低,效率下降.该评价指标还可作为优化非共沸混合工质ORC换热器中冷热流体温度匹配性能的目标函数,便于进行变温热源驱动ORC非共沸混合工质的组元匹配及配比优化.     

R245fa传热特性的实验研究

对R245fa水平光滑管管内流动沸腾换热特性进行了实验研究,主要包括加热水质量流速、工质质量流速、蒸发温度以及干度对局部换热系数的影响,结果表明在相同蒸发温度及加热水质量流速下,随着工质质量流速增大,管内流动沸腾换热系数迅速升高;在相同工质质量流速及蒸发温度下,随着加热水质量流速的增大,管内流动沸腾换热系数升高;在相同工质质量流速及加热水质量流速下,随着蒸发温度的升高,管内流动沸腾换热系数降低。分别采用Chen公式、Liu-Winterton公式、Shah公式计算了与本实验相同工况下R245fa的管内流动沸腾换热系数,其结果表明:3个预测公式的计算结果与实验值之间的平均误差分别为31.6%、6.3%、37.4%。采用Liu-Winterton公式计算R245fa的流动沸腾换热系数满足工程实际的要求。     

对臭氧层无破坏的空调器工质研究

对７种纯工质、７种非共沸混合工质空调器在标准工况下的性能进行了计算分析，通过筛选比较，认为Ｒ３２／Ｒ１３４ａ和Ｒ３２／Ｒ１３４有可能成为臭氧层无破坏的和温室效应可以接受的Ｒ２２的替代工质。     

自复叠与喷气增焓制冷系统节能对比实验研究

针对传统制冷系统所存在着压缩比大、制冷能效低等问题,本文根据单机自复叠制冷系统使用一台压缩机将二元非共沸混合工质压缩并制得低温的特点,使用具有精馏器、储液器与可调膨胀节流装置的单机自复叠制冷循环系统搭建了测试台,在相同实验条件下,对自复叠制冷系统与3种喷气增焓制冷系统的制冷量、功率和制冷数进行对比实验。实验结果表明,在一定的实验温度区间内,各种系统的制冷量、功率和制冷系数随着蒸发温度的下降而降低,但3种喷气增焓制冷系统的制冷量和制冷系数远低于自复叠制冷系统,而自复叠制冷系统的功率下降最快,且低于其他3种制冷系统。说明用二元非共沸混合工质R134A/R23作为制冷工质的单机自复叠制冷系统,功率消耗小,制冷量大,能效比高,配用的速冻箱降温最快,具有一定的应用价值。     

双元工质在喷射制冷系统中的理论研究

通过对喷射制冷系统中应用双元非共沸混合工质的可行性分析,利用PR方程对两组工质(R11/R142b,R11/R152a)进行热力循环计算及结果分析,证明了双元工质在喷冷系统中实施低温蒸发可提高制冷效率这一论点.     

复叠式制冷系统低温环路制冷剂R744（CO2）／R290的实验研究

针对工质R13的替代研究,提出了一种非共沸混合工质55%R744(C02)/45%R290作为复叠式制冷系统低温环路的制冷荆.并在复叠式制冷实验台上进行了不同蒸发器进口温度的实验及分析.通过将该工质在各工况下的实验结论与相应工况下R13的实验结论进行对比分析,发现该物质的制冷量和制冷系数均高于R13;吸气温度、排气温度和压缩比均低于R13;当蒸发温度在-64～-67℃变化时,该物质的循环性能优于R13;在相同的初温下,当低温恒温室内空气温度降低到-55℃时,其制冷速率比R13快7.4%.     

电场强化微槽道结构蒸发器传热特性的实验研究

为了研究矩形微槽道表面施加电场后对蒸发/沸腾换热特性的影响,以R141b为工质展开实验.实验结果表明:高压电场对微槽道结构的蒸发/沸腾换热有明显的强化作用,蒸发/沸腾换热系数随着电场强度的增加而增大,换热强化系数相比未施加电场的状况最大增加了0.7,在高热流密度时,换热强化系数的变化则趋于平缓.     

绕花丝管内插物对蒸汽——空气混合物系凝结换热性能的影响

对蒸汽在竖直管内的凝结换热进行了实验研究。实验表明，含有不凝性气体（空气时，蒸汽在光管内的凝结换热性能显著下降，而当蒸汽流速增大时，下降程度减小，进一步证实了现有的理论结果。特别是，实验发现，当管内插入大空隙率花丝元件时，能显著改善不凝性气体对蒸汽凝结换热的不利影响。此结果将对非共沸制冷工质的广泛使用产生深远影响。     

自复叠与单级压缩制冷系统冷凝换热实验分析

为了满足对-40℃~-60℃这一温区的需求,并使系统不过于复杂及成本太高,本文提出了自复叠制冷系统。搭建了自复叠制冷系统与单级压缩制冷系统的实验台,并通过温度巡检仪与红外热像仪对冷凝器的温度进行了记录。得到了冷凝器不同位置的温度随时间变化图,并进行了分析。分析结果表明,由于非共沸工质存在温度滑移,自复叠系统的冷凝器换热过程与传统的单级压缩系统存在明显不同;自复叠制冷系统冷凝器内的温度变化并不是先降低后不变,而是一直降低,在相同的时间节点上,冷凝器的不同部位温度不同,温差可以达到30℃,甚至更大;而且自复叠系统冷凝器的损失要比单级压缩小,说明使用非共沸工质的自复叠系统在能量利用方面要优于单级压缩系统,换热特点独特。该研究具有广阔的应用前景。     

垂直矩形微槽群内部相变换热的实验研究

以无水乙醇和水为工质,对垂直带有微槽群的紫铜基板表面的相变换热的特征进行了实验研究.结果表明,微槽宽度越窄,深度越深且液位越高,微槽群板的蒸发换热能力越强;工质为蒸馏水,基板温度低于130℃时,其最大蒸发换热强度达到5.36×105W/m2,工质为无水乙醇,基板温度低于108℃时,其最大蒸发换热热流密度超过3.51×105W/m2.换热强度高于在光滑表面的池沸腾换热强度.     

组分迁移对非共沸工质循环传热窄点影响研究

为了研究组分迁移对非共沸混合工质循环及传热窄点影响规律，该研究通过建立高温电动热泵的理论模型，以某化工领域余热回收工况为计算条件，根据循环工质筛选的要求，筛选出4种性能较为优良的纯工质，根据工质的循环性能特性将它们两两组合成混合工质，并对这5种混合工质进行理论分析，从中筛选出两组循环性能较优的工质组合，分别是R134a+R245fa(0.4/0.6)和R152a+R245fa(0.4/0.6)。此外，该研究对筛选出的两组工质进行传热窄点与组分迁移的相关计算，得出考虑组分迁移情况下换热器内的温焓非线性分布的规律，并与未考虑组分迁移的情况作对比，为蒸发器与冷凝器的设计与运行提供理论依据。结果表明，在焓值为321.35 kJ/kg和334.76 kJ/kg处出现传热窄点，且组分迁移会影响传热窄点及最大传热温差的大小和位置。     

HFC—32／HFC—134a和HCFC—22在水平管内的强制对流沸腾换热特性

进行了非共沸混合制冷剂ＨＦＣ－３２／ＨＦＣ－１３４ａ和纯制冷剂ＨＣＦＣ－２２在水平管内的强制对流沸腾换热实验。ＨＦＣ－３２的质量分数为０．１０、０．２５和０．４０，热流密度为６、１２、１８、２４、３６、４８和６０ｋＷ／ｍ＾２，质量流量为１０、１５、２２、３０和４６ｇ／ｓ，实验段进口压力保持为０．４ＭＰａ。实验结果表明在质量流量大于２２ｇ／ｓ时，ＨＦＣ－３２／ＦＨＣ－１３４ａ的换热系数与ＨＣＦＣ－２     

建筑外壁面换热系数分析

分别分析了建筑外壁面对流换热系数、长波辐射换热系数、蒸发换热系数的计算方法,给出了总换热系数简化经验算式.发现蒸发换热对总换热系数有明显地影响,壁面潮湿概率每增加10%,总换热系数约增大6 W/(m2·K),我国目前统一推荐的外壁面换热系数为23 W/(m2·K)相当于潮湿概率为0.1的潮湿表面的总换热系数,是干燥壁面总换热系数的2倍左右;迎风外壁面的总换热系数大于背风面,夏季外壁面总换热系数大于冬季.     

HFC32／HFC152a应用于家用空调器的模拟计算及试验研究

介绍了家用空调器应用对环境无危害的ＨＦＣ３２／ＨＦＣ１５２ａ非共沸混合工质的模拟计算及试验研究情况。通过理论计算和大量的测试表明，ＨＦＣ３２／ＨＦＣ１５２ａ和ＨＦＣ２２很有希望的一种替代制冷剂，其空调器能效比较采用ＨＦＣ２２提高１８．１％，为研制无公害的节能型家用空调器提供了理论及实践基础。     

纯质制冷剂水平管内沸腾换热计算方法的回顾和评价

对纯质水平管内局部沸腾换热系数的计算方法及计算公式进行了分析比较，筛选出了与实验数据吻合较好的计算公式，比较结果表明，陈民公式对预测纯质管内局部沸腾换热系数准确度较好。     

利用汽车尾气的热管暖气装置的安全性研究

利用汽车尾气的热管暖气装置是通过调整蒸发段与冷凝段的管长之比,进而控制蒸发段与冷凝段的换热系数之比,使冷凝段的换热系数和传热面积之积与蒸发段的换热系数和传热面积之积的比值在合理范围,从而控制热管管内温度,使热管处于安全工作范围.阐述了利用汽车尾气的热管暖气装置管内温度控制原理,并对其安全性进行了分析.