空调常用制冷剂在微通道蒸发器中的性能分析

通过换热器优化软件设计了一款微通道平行流蒸发器模型,利用已验证的传热与压降关联式,在不同的模拟工况下研究分析了R22、R290(propane)、R134a、R410A、R1234yf在蒸发器模型中的传热与流动性能。结果表明:在质量流量一定的条件下,R290的换热量远高于其他制冷剂,是R22的1.63倍,R410A的换热量与R22相差无几,换热量最小的制冷剂为R1234yf;R290的充注量为147 g,仅为R22的72.4%,R134a的充注量最大,达到了221 g;制冷剂侧压降损失最大的R290,压降损失达到了75.4 k Pa。在理论换热量一定、质量流量不定的条件下,换热量最大的制冷剂是R134a,达到了8 500 W;充注量和制冷剂侧压降损失最小的制冷剂为R290,并且其换热量达到了8 230.4 W。     

低温环境下复叠式空气源热泵热水系统的实验研究

本文借鉴复叠式制冷原理,研制了复叠式空气源热泵热水系统样机,以期在-25℃的低温工况下制取80℃高温热水.分别选取R134a和R410A作为高、低温级制冷工质,采用等压缩比法对中间冷凝压力进行控制,通过实验测得样机在额定工况下制取80℃热水的系统COP达到了1.82;在极端工况下,即室外环境温度-25℃时制取85℃热水,系统COP也达到了1.37.另外,实验数据验证了系统的可行性.     

R32、R22、R410A风冷空调机性能实验研究

针对R32、R22、R410A风冷单元式空调机性能进行了实验研究。研究发现,三种工质中,由于R32单位容积制冷剂制冷量最大,导致R32空调机其机组制冷量最大;同R22和R410A风冷单元式空调机相比,R32机组排气温度最高,但仍在压缩机排气温度使用极限温度之内;相同室内外空气温度下,R32和R410A空调机的冷凝压力基本相同,约为R22空调机组冷凝压力的1.6倍,但本文配置的两器铜管壁厚能够保证系统安全可靠运行;采用相同的换热器配置时,采用R32作为制冷剂的机组COP略低于R410A机组,但基本等于R22机组。     

带经济器和蓄热器的空气源热泵性能实验研究

针对空气源热泵在我国北方严寒期存在热量供需矛盾、运行性能差的问题,构建了带经济器和蓄热器的超低温空气源热泵系统,深度利用制冷剂余热改善热泵低温运行特性。同时针对R22等氢氯氟烃类制冷剂使用受限的问题,以环保工质R417a替代R22进行对比实验,分析在不同环境温度和不同工作模式下的运行性能。实验结果表明,低温蓄热器可以大幅提高热泵系统在极寒天气下的制热量和能效比(Coefficient Of Performance, COP),在-30℃下R22和R417a的COP分别可达2.44和2.32,制热量可达5.75 kW和5.35 kW,除霜时间缩短了26.6%和25.2%。使用R417a时的系统制热量和COP虽略有下降,但是压缩机排气温度、压力均较低,有利于提高系统在低温环境下运行的安全性。     

预冷式风冷空调机组理论与实验研究

设计了直接蒸发预冷式空调机组。对碳氢制冷剂R1270进行了实验研究,分析其在风冷空调机组中替代R22的可行性。结果表明:通过直接蒸发预冷不仅能提高机组COP,还能降低机组的排气温度。另外在相同条件下,R1270充注量为R22系统的47.1%,在额定工况下,R1270的制冷量大于R22系统,当室外环境温度升高时,R1270的制冷量略小于R22系统;二者COP值基本一致,但R1270排气温度明显低于R22。因此,从制冷能力上看,R1270作为R22的替代工质是一种较好的选择。特别是常规空调机组采用直接蒸发预冷后,在高温环境条件下,R1270的COP高于R22。     

替换R290的热泵型空调器供暖实验研究

为探讨热泵型空调器更换R290后的供暖特性,在重庆地区开展了供暖工况下充注R290空调器与原R22空调器的对比实验,测试了空调器的送回风温湿度、耗电量、风量等数据。研究了两组空调器的送回风温湿度差异及与室外温度变化的关系,比较了2台空调供热量、耗电功率及COP等数据。结果表明:在重庆地区热泵型空调中替代充注R290后,空调器制热效果良好,室内空气温湿度与原空调器处理的空气温湿度较为接近;但由于制冷剂质量流量减小,平均供热量降低14.6%;尽管COP整体降低了7.5%,但在运行稳定后COP能接近原空调器。     

不同热泵工质低温制热性能的比较

基于某品牌的涡旋压缩机搭建了实验装置。在蒸发温度为-25~0℃、冷凝温度为45℃的工况下,分别测试了R22,R134a,R410A,R1234ze,R1234yf在单级系统和补气系统中的性能。结果发现:R410A的制热量最大,R1234yf的排气温度最低,R1234ze的制热COP最大;相比单级系统,虽然补气系统压缩机功率略有增大,但可明显降低压缩机排气温度、提高制热量,制热COP最大提升29.3%。     

空气源热泵R22与R134a富余充注量利用的比较研究

以R22和R134a两种制冷剂为研究对象,对二者在冬季制热工况下的富余充注量分别应用于空气源热泵热气旁通除霜、显热除霜、过冷放热除霜三种模式中的热量利用率、耗热率以及理论制热系数进行对比研究。结果表明:在控制制冷剂流量的空气源热泵空调系统正常制热运行时,富余制冷剂充注量应用于三种除霜模式都能有效地抑制室外换热器表面的结霜,其中制冷剂过冷放热除霜法最佳,定时除霜时,显热除霜所用时间最短;另外,在三种不同的除霜模式下,R22的热效率均高于R134a,定时除霜时,R134a的除霜时间均少于R22。     

小型相变蓄冷空调性能的实验研究

研制了一种小型相变蓄冷空调,并以R22为制冷工质,测试了机组温度、压力和输入功率,研究了常规空调工况以及空调蓄冷工况在不同制冷剂充注量下的性能。实验结果表明:随着充注量由1 000 g增加到2 200 g,机组在常规空调工况下的吸排气压力均逐渐升高,而在空调蓄冷工况下的吸排气压力均先降低后升高。同时,常规空调工况的制冷量和COPa以及空调蓄冷工况的平均蓄冷速率和COPs均呈现先增大后减小的趋势。当充注量为1 600g时,常规空调工况下的制冷量和COPa达到最大,而空调蓄冷工况下平均蓄冷速率和COPs的最佳充注量为1 200 g。充注量由1 200 g增加到1 600 g时,常规空调工况的制冷量和COPa分别提高了4.9%和4.1%,而空调蓄冷工况的平均蓄冷速率和COPs分别降低了1.7%和3.2%。     

R32/R1233zd(E)热泵系统的热力学分析

R1233zd(E)是一种环保、无毒、不可燃的新型制冷剂,本文将R32与R1233zd(E)混合用于替代热泵热水器传统制冷剂R22。在热泵热水器名义工况下,基于换热器中传热窄点温差的限制,对R32/R1233zd(E)二元混合制冷剂在不同质量配比下热泵循环系统的热力学特性进行计算分析。结果表明,相同工作条件下,混合工质在计算配比范围内COPh均大于R22系统,并存在两个峰值,分别对应于质量配比分别为90/10和46/54,R32/R1233zd(E)的最优质量配比为90/10。在最优配比下,系统制热系数COPh值为4.793分别比纯质制冷剂R22、R32系统的COPh增加10.2%、6.6%。新型混合制冷剂R32/R1233zd(E)很有潜力成为新的热泵替代制冷剂。     

双热源热泵制热水与供暖性能诊断

通过对3种热泵供暖性能系数(COP)比较可知,太阳能热泵供暖COP值比空气源热泵高.运用试验分析和理论计算发现压缩机电效率随压缩机压缩比的增加呈线性下降规律,并直接导致双热源热泵系统制热水性能系数(COP)偏低,当热水温度超过时,COP值甚至＜1.通过对系统供暖试验数据的拟合得到2个表征双热源热泵系统供暖性能优劣的数学模型,试验和模型都显示出当蒸发器进口水温为28℃左右时,系统供暖COP值最大,而当蒸发器进口水温偏离该值时,COP值都会下降.对双热源热泵系统制热水和供暖的不可逆程度分析发现当压缩机压缩比ε=3.4时,系统运行更接近可逆过程,即系统运行最佳,压缩比偏离该值会导致系统不可逆损失增加.     

变频准二级压缩空气源热泵的低温性能优化实验研究

为了提高空气源热泵的低温适应性,采用共沸工质R410a、变频压缩机和带经济器的补气增焓技术,通过在焓差实验室不同环境温度、不同频率、不同进水温度下运行特点实验验证新型热泵在大负荷和低气温条件下可靠运行,得出机组运行性能曲线并分析原因,为低温型热泵在华北乃至东北市场广泛应用带来积极作用。     

采用替代工质的空气源热泵性能试验研究

测试了热泵系统在典型空调工况下采用R22的替代工质R134a,R404A,R407C时的制热量、功耗和COP。结果表明R407C的性能与R22比较接近,是R22比较理想的替代工质。     

空气源热泵热水器双级压缩循环研究

通过综合分析,选择将两级节流中间不完全冷却双级压缩循环应用于空气源热泵热水器以适应低温工况。算例计算结果表明,系统排气温度及各压缩机压缩比均优于普通单级循环系统,性能系数较高,系统具备一定的低温适应性。     

不同换热形式的污水热泵工程运行能效分析

对分别采用直接式、间接式换热系统的两个不同的污水源热泵工程,进行了系统运行参数实测,并计算得到了冬季热泵系统的运行能效比.数据对比表明,直接换热式污水热泵系统的能效比较高,实际工况与样本工况的COP值偏差仅为7%,而间接式系统则为27%.     

Microgravity heat pump for space station thermal management

A highly efficient recuperative vapor compression heat pump was developed and tested for its ability to operate independent of orientation with respect to gravity while maximizing temperature lift. The objective of such a heat pump is to increase the temperature of, and thus reduce the size of, the radiative heat rejection panels on spacecrafts such as the International Space Station. Heat pump operation under microgravity was approximated by gravitational-independent experiments. Test evaluations include functionality, efficiency, and temperature lift. Commercially available components were used to minimize costs of new hardware development. Testing was completed on two heat pump design iterations--LBU-I and LBU--II, for a variety of operating conditions under the variation of several system parameters, including: orientation, evaporator water inlet temperature (EWIT), condenser water inlet temperature (CWIT), and compressor speed. The LBU-I system employed an ac motor, belt-driven scroll compressor, and tube-in-tube heat exchangers. The LBU-II system used a direct-drive AC motor compressor assembly and plate heat exchangers. The LBU-II system in general outperformed the LBU-I system on all accounts. Results are presented for all systems, showing particular attention to those states that perform with a COP of 4.5 +/- 10% and can maintain a temperature lift of 55 degrees F (30.6 degrees C) +/- 10%. A calculation of potential radiator area reduction shows that points with maximum temperature lift give the greatest potential for reduction, and that area reduction is a function of heat pump efficiency and a stronger function of temperature lift.     

太阳能辅助CO_2热泵系统回热器设计及实验研究

在CO2跨临界循环系统中,节流损失相对较大。通过增加回热器的方法以提高跨临界CO2热泵系统的COP。根据相关的换热关联式对CO2热泵系统的回热器进行了设计计算并且进行了相关的实验研究。计算得到的回热器,长度为1.27 m,内管内径6 mm,外管内径13 mm,壁厚1 mm。并且在相同环境工况下,利用自行搭建的CO2热泵系统实验台,分别在有回热器与无回热器时进行了实验研究。实验结果表明:当系统引入回热器后,压缩机排气压力、温度上升,压缩机耗功上升速率加快,制热量增加速率亦加快,且制热量增加速率大于压缩机耗功增加速率,系统制热COP增加,带回热器时系统平均COP达到3.34,无回热器时系统平均COP为3.03,提高约10.2%。     

The potential of wastewater heat and exergy: Decentralized high-temperature recovery with a heat pump

There is a large potential in the heat losses from the wastewater leaving a building. We present a novel concept for recovering this heat. Instead of recovering it in a mixed state, the recovery immediately after use is evaluated. This allows the exploitation of the higher temperatures found at the points of warm water usage. By integrating a heat pump to utilize this heat, we can produce a higher temperature heat supply while maintaining a low temperature-lift requirement. This leads to the possibility of directly regenerating the hot water supply through wastewater heat recovery. The concept is a result of research into low exergy building systems, and is part of the IEA ECBCS Annex 49. We have modeled the annual performance of two different system scenarios, which result in a potential average annual coefficient of performance (COP) of over 6. The first scenario supplies up to 4400 kWh of heat for all hot water events with only 790 kWh of electricity, while the second scenario regenerated directly the hot water supply just for bathroom fixtures at 2400 kWh with just 410 kWh of energy. This is a significant reduction in the demand for hot water supply of a building compared to most modern installations.     

冷凝器流程布置对高温热泵性能影响的实验研究

本文进行了以HFC125为工质的高温热泵热力性能的实验研究,分析了有、无回热循环工况下,冷凝器不同流程布置形式对系统COP的影响。实验结果表明:无回热循环情况下,冷凝器串并联混合布置形式具有较好的效果,系统COP实测均值达3.0,且和理论值接近度达80%以上。本文研究结果为高温热泵系统的性能优化提供了依据。