新型半解耦式除湿热泵系统的降温除湿性能

提出一种新型半解耦式除湿热泵系统,并对该系统在夏季工况下的降温除湿性能进行了测试。结果表明,该系统可实现对空气温湿度的高效处理：送风温湿度分别为18.36℃、11.67 g/kg,送风温度波动范围仅为1℃,系统COP高达4.71。此外,还对不同新风温湿度下的系统性能进行了实验研究。     

热管式通风换热器热回收的实验研究

针对普通住宅日常通风换气的特点设计出一台小型热虹吸管式通风换热器的样机,并利用热虹吸管换热器对房间通风系统中的冷量(热量)进行热回收实验研究。通过实验测试了该换热器在不同风量和新、排风温差条件下的热回收效率,以及新、排风的压力损失随风速的变化情况。实验结果表明,新风的温降(升)随着新、排风温差的增大而增大,随着风量的增大而减小;该样机的最大热回收效率在夏季可达70%,冬季为63%,新、排风的最大阻力损失仅为25 Pa,节能效果显著。     

膜全热交换器内热湿交换过程的熵分析

目前,在空调新风热回收领域常用的热回收装置有金属壁换热器、热管换热器、转轮全热回收器和膜全热交换器（MHME）．在这些热回收装置中,金属壁换热器和热管换热器只能回收显热,而转轮全热回收器和膜全热交换器除显热外,还能回收潜热,因此效率较高．尤其膜全热交换器由于没有运动部件,维护容易,更有发展前途．膜全热交换器与传统的只有空气与空气的显热交换的金属板式热交换器相比,     

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。     

不同工质在溶液除湿真空再生系统中的性能对比

对一种溶液除湿真空再生系统进行了实验及模拟研究,实验对比了LiCl溶液及CaBr₂∶CaCl₂=1∶1(溶质的质量分数比)混合溶液的系统性能,发现两溶液的出口含湿量及COP较为接近,当驱动温度为62℃时,系统COP均为0.65左右。通过模拟研究发现,两种溶液的除湿能力十分接近,混合溶液的COP略高于LiCl溶液。驱动温度84℃时,采用混合溶液的出口含湿量为6.0 g/kg左右,系统COP为0.81左右。进口含湿量越高,系统COP将会越高,得益于混合溶液较小的比热容,其再生溶液的耗热量略低,因此其COP略高于LiCl溶液。在此类溶液除湿系统中,CaBr₂∶CaCl₂=1∶1混合溶液能较好地替代LiCl溶液,实现低成本,高性能。     

用于空调能量回收的板式脉动热管换热器

为提高脉动热管换热器在空调系统排风能量回收中的换热效率,提出了一种新型并联槽道板式脉动热管及由其组成的换热器。首先对单片热管在空调排风夏季工况下的能量回收情况进行了传热性能实验研究,影响因素包括槽道当量直径、充液率、工质种类、风速、风温、微倾角;然后对一组由7片热管顺排形成的板式脉动热管换热器的换热效率进行了计算。研究表明：新型板式脉动热管的适用工质为R141b,最佳充液率为25%;传热性能随新风温度及风速的升高而增强,新风、排风温差小于6℃时热管不启动;随风速增加,换热量增加,但换热效率有所降低;给定工况下板式脉动热管散热器的换热效率为44.1%;微倾角可使空调能量回收系统在保证良好换热效率的同时实现换季不换向,热管安装宜采用+2°左右的微倾角。     

中空纤维膜除湿组件的热质传递特性

中空纤维膜液体干燥剂空气除湿技术是一种结合液体除湿和膜分离技术的新型除湿技术,这种技术避免了气液直接接触,从本质上克服了传统液体除湿技术气液夹带的难题。中空纤维膜作为间接接触的介质,新风和除湿溶液通过膜进行共轭传质传热。探究南方湿热气候下该技术的可行性,根据南方气候条件下室内新风的特点设计并制造一种中空纤维膜除湿组件,建立相应的数学模型,研究不同进口新风工况和溶液工况下组件的除湿性能,分析组件内的传热传质机理,提出了组件性能的优化方向。研究结果可为中空纤维膜组件的设计提供基础理论。     

中空纤维膜除湿组件的热质传递特性

中空纤维膜液体干燥剂空气除湿技术是一种结合液体除湿和膜分离技术的新型除湿技术,这种技术避免了气液直接接触,从本质上克服了传统液体除湿技术气液夹带的难题。中空纤维膜作为间接接触的介质,新风和除湿溶液通过膜进行共轭传质传热。探究南方湿热气候下该技术的可行性,根据南方气候条件下室内新风的特点设计并制造一种中空纤维膜除湿组件,建立相应的数学模型,研究不同进口新风工况和溶液工况下组件的除湿性能,分析组件内的传热传质机理,提出了组件性能的优化方向。研究结果可为中空纤维膜组件的设计提供基础理论。     

固体吸附式制冷系统制冷剂的解吸特性

搭建了以活性炭-甲醇为工质对的单床吸附式制冷实验系统,对圆柱形吸附管内的吸附剂在不同解吸温度和不同解吸时间条件下的解吸量进行实验研究。解吸温度分别为84、89、94℃,解吸时间分别为4、5、6、7 h。实验结果表明,解吸温度、解吸时间和制冷剂的解吸量对吸附式制冷系统制冷循环性能有着重要影响。在热源温度为84℃加热时间4 h时,系统的制冷性能系数COP最小为0.053。系统在解吸温度为94℃,解吸时间为6 h时,系统的制冷性能系数COP最大为0.19,此时的解吸温度和解吸时间为最佳解吸温度和解吸时间。继续增加解吸时间,解吸量的增长率小于耗能的增长率,COP减小。     

固体吸附式制冷系统制冷剂的解吸特性

搭建了以活性炭-甲醇为工质对的单床吸附式制冷实验系统,对圆柱形吸附管内的吸附剂在不同解吸温度和不同解吸时间条件下的解吸量进行实验研究。解吸温度分别为84、89、94℃,解吸时间分别为4、5、6、7 h。实验结果表明,解吸温度、解吸时间和制冷剂的解吸量对吸附式制冷系统制冷循环性能有着重要影响。在热源温度为84℃加热时间4 h时,系统的制冷性能系数COP最小为0.053。系统在解吸温度为94℃,解吸时间为6 h时,系统的制冷性能系数COP最大为0.19,此时的解吸温度和解吸时间为最佳解吸温度和解吸时间。继续增加解吸时间,解吸量的增长率小于耗能的增长率,COP减小。     

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。     

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。     

空气源热泵结合小温差风机盘管在高效舒适供热中的应用

传统空气源热泵空调冷热水机组多采用45℃的供水温度,40℃的回水温度。降低回水温度可有效增加机组效率,但回水温度的降低会导致室内末端换热量减小,所以需采用具有更强换热能力的小温差末端,且现代建筑多配备新风机,在新风机承担部分负荷的基础上亦可通过降低回水温度来增加机组效率。实验研究表明,在满足室内热负荷的前提条件下可将回水温度降低至30℃,COP更高,耗电量更小,是高效节能的运行模式。此外,所建立的Dymola模型从理论上验证了实验结果,在此基础上可以进行实际空调系统的能耗模拟。     

不同固体除湿方式的热质交换过程分析及性能比较

介绍了固体除湿转轮、热泵型内冷固体除湿床以及与热泵结合的多级固体除湿装置3种固体除湿装置的工作原理,建立了相应的传热传质模型,并通过实验验证了模型的准确性。通过模拟方法,对比了3种除湿装置的除湿效果。结果表明,热泵型内冷固体除湿床的传热传质过程最优,转轮的近似等焓的空气除湿过程最差,与热泵结合的多级固体除湿装置通过分级和内冷改进了转轮的近似等焓的空气处理过程。除湿转轮的再生温度一般在80℃以上,其他两种除湿装置的再生温度均在50℃以下;在达到相同送风含湿量时,除湿转轮的除湿与再生过程近似沿等焓线变化,送风温度很高;而其他两种除湿装置的送风温度比较低,COP能达到4以上。     

多回路泵驱动回路热管系统的换热特性

为提高泵驱动回路热管系统的温度效率,探讨多回路系统替代单回路系统用于空调系统排风能量回收的技术可行性,制作了单回路和三回路泵驱动回路热管系统样机,搭建实验测试平台,研究单回路和三回路系统在夏、冬季运行工况下的换热特性,并基于换热温差均匀性原理进行对比分析。结果表明,相比于单回路系统,三回路系统的性能更优,冬季工况下室内外温差为31.9℃时,换热温差均匀性明显改善,系统温度效率提高22.6%,夏季工况下系统温度效率变化不大。     

回路热管微通道换热器蒸发冷却实验

采用微通道换热器作为数据中心回路热管冷却换热器,在微通道冷凝器侧进行了蒸发冷却实验。实验利用焓差平台测量了不同因素对采用蒸发冷却技术的微通道冷凝器换热影响,并分析了室内外不同温差、室外不同湿度条件下采用蒸发冷却的微通道冷凝器及蒸发器的进出口空气温差。实验结果表明：采用蒸发冷却可使冷凝器入口空气温度实现大幅温降,并增加冷凝器及蒸发器的进出口空气温度差值,喷淋后可使流经热管空气降温0.3～1.9℃,增大2%～20%的系统换热量,冷凝器换热效率得以提升,并可扩大回路热管换热器使用地区,延长回路热管年利用时间。     

单机双级滚动活塞压缩机热泵系统的性能特性

将R410A为工质的单机双级滚动活塞压缩机闪发器系统用于房间空调器,能有效地降低排气温度、提升制冷/制热能力,具有显著的节能效果。通过对单机双级滚动活塞压缩机闪发器热泵系统的分析计算,得出压缩机适宜的高低压腔容积比为4/5。对研制出的样机进行了实验研究,结果表明,在蒸发温度为5℃,冷凝温度为35～45℃的工况下,制冷COP_r最高可达3.81,排气温度低于91℃;蒸发温度为-5～-10℃,冷凝温度为40℃时,制热COP_h最高可达3.38,排气温度低于111℃。     

循环转轮空调系统变工况除湿特性

转轮除湿空调系统可回收船舶余热将其作为转轮再生热源并改善舱室内空气品质,有望实现低能耗高效除湿。为此,建立了一种新型循环转轮除湿空调系统,定量研究了变工况条件下系统的除湿特性,获得了不同循环分流系数（45%～85%）、处理空气温度（28～40℃）、处理空气相对湿度（50%～85%）、再生空气温度（130～160℃）对系统除湿效果的影响。结果表明：所提出的转轮除湿空调系统相比常规海水直接冷凝除湿方式可有效提高除湿率;在相同循环分流系数下,系统的除湿率随着处理空气温湿度以及再生空气温度的升高而逐渐增大;系统的除湿率存在最优值,其对应的最佳循环分流系数为50%～75%,该系数随着处理空气温湿度的增大而减小,随着再生空气温度的升高而增大。     

数据中心冷却系统多级传热温差分析

数据中心冷却系统将IT器件的产热散发到室外环境中去要经过多级传热,本文采用与温差的方法对多级传热进行分析,结论如下：数据中心冷却为在一定温差ΔT驱动下利用载体将芯片散发的热量搬运到室外的过程,过程中存在着热量采集/传热温差ΔT₁损失以及冷源系统排热温差ΔT₂损失;通过减小芯片散热损失,降低气流掺混损失与换热器损失,降低总传热温差ΔT,实现空调系统充分利用自然冷源,运行在完全自然冷却区;当空调系统在完全自然冷却区域运行热管模式时,重力热管COP最高,液泵热管次之,一般高达40～80,甚至超过400,气泵热管最低,并且气泵是现有制冷压缩机COP最高点,可达15～30;当室内外温差小于ΔT₂时,利用补偿温差原理使得制冷循环更加接近热管循环,实现制冷系统最低能耗运行,为数据中心冷却系统节能减排优化提供新的方法。