R1234yf/R134a混合物在汽车空调中替代R134a的实验研究

在使用微通道换热器的汽车空调系统中,实验研究了新型混合制冷剂R1234yf/R134a（质量比为89∶11）替代R134a的可行性。实验结果表明,R1234yf/R134a和R134a的制冷量相似,R1234yf/R134a的COP比R134a低4%～9%,R1234yf/R134a的平均压缩机排气温度比R134a低10℃。通过添加质量分数11%的R134a,可以使R1234yf/R134a不可燃。此外,R1234yf/R134a没有臭氧消耗潜力,全球变暖潜能值小于150,符合欧洲汽车空调标准的要求。在几乎不改变原汽车空调系统的情况下,R1234yf/R134a可用作R134a的环保替代品。     

R1234yf/R134a混合物在汽车空调中替代R134a的实验研究

在使用微通道换热器的汽车空调系统中,实验研究了新型混合制冷剂R1234yf/R134a(质量比为89∶11)替代R134a的可行性。实验结果表明,R1234yf/R134a和R134a的制冷量相似,R1234yf/R134a的COP比R134a低4%~9%,R1234yf/R134a的平均压缩机排气温度比R134a低10℃。通过添加质量分数11%的R134a,可以使R1234yf/R134a不可燃。此外,R1234yf/R134a没有臭氧消耗潜力,全球变暖潜能值小于150,符合欧洲汽车空调标准的要求。在几乎不改变原汽车空调系统的情况下,R1234yf/R134a可用作R134a的环保替代品。     

R1234yf瞬态喷雾冷却及过热度影响的实验研究

制冷剂瞬态喷雾冷却是临床激光治疗的重要辅助手段。当前临床应用及实验研究均采用R134a或R404A进行喷雾冷却,但这两种制冷剂具有极高的温室效应潜能（GWP）值,对环境产生严重威胁。以热物性与R134a相似、而GWP值仅为4的R1234yf作为喷雾冷却的替代制冷剂,对其临床应用进行了探索性研究。表面传热的研究结果显示R1234f的冷却能力略低于R134a与R404A。通过降低制冷剂过热度的方式,可以有效提高喷雾集中程度,在保证闪蒸雾化的前提下显著提高表面热通量,提高R1234yf喷雾临床应用的可行性。     

水平管内R1234yf的流动沸腾换热特性

通过实验研究了环境友好型制冷剂R1234yf在内径为0.5mm的水平圆形微通道内的流动沸腾换热特性,测量了不同工况下R1234yf的沸腾换热系数（HTC）,并与传统制冷剂R134a进行了对比,分析了质量流速、热流密度和干度对换热系数变化规律的影响。实验条件为：饱和温度(17±1)℃,质量流速1000～2500kg/(m2·s),热流密度25～143kW/m2。实验结果表明：R1234yf的换热系数随着热流密度的增大而显著增大,而质量流速和干度的影响较小,核态沸腾为其主导换热机制。对比R1234yf和R134a在相同工况下的换热特性,发现两种工质的平均换热系数差别较小,并均随着热流密度增大而逐渐增加,但是R1234yf发生干涸（Dryout）时的热流密度小于R134a。将实验数据与已有文献中的核沸腾主导的经验关联式的预测结果进行了对比,得到了较好的吻合。     

混合制冷剂R134a/R1234yf(R513A)与R134a热力学性能对比及实验

R513A是由R134a/R1234yf（质量分数比为56∶44）组成的新型环保制冷剂，其全球变暖潜能（GWP）值低，不可燃。选择混合制冷剂R513A作为研究对象，在原R134a家用电冰箱中进行制冷剂的替代实验研究。实验依据标准BS EN ISO 15502—2005中规定的工况进行，主要从降温时间、耗电量和冷冻能力三方面对R513A在电冰箱中的性能进行评估并与R134a进行对比。实验结果表明：最佳充注量下，R513A降温时间相比R134a降低21%；24h耗电量实验中相比R134a，R513A系统耗电量降低了3.5%，系统稳定运行时R513A的启停率小于R134a；冷冻能力实验中，同一工况下M包达到相同设定温度，R513A比R134a用时少约42.3min。此外在系统稳定运行时，R513A的系统排气温度低于R134a，其他参数和R134a很接近。通过对比实验可知，在未对原冰箱系统进行任何改动的情况下，R513A可以作为R134a的替代制冷剂直接充注到系统中使用。     

R1234yf瞬态喷雾冷却及过热度影响的实验研究

制冷剂瞬态喷雾冷却是临床激光治疗的重要辅助手段。当前临床应用及实验研究均采用R134a或R404A进行喷雾冷却,但这两种制冷剂具有极高的温室效应潜能(GWP)值,对环境产生严重威胁。以热物性与R134a相似、而GWP值仅为4的R1234yf作为喷雾冷却的替代制冷剂,对其临床应用进行了探索性研究。表面传热的研究结果显示R1234f的冷却能力略低于R134a与R404A。通过降低制冷剂过热度的方式,可以有效提高喷雾集中程度,在保证闪蒸雾化的前提下显著提高表面热通量,提高R1234yf喷雾临床应用的可行性。     

车用热泵内部冷凝器结构对性能的影响

以三换热器汽车热泵系统中的内部冷凝器为研究对象,实验研究了迎风面积与厚度相等时单层二流程与双层四流程的性能差别,发现双层冷凝器比单层的换热能力最大可增加7.9%,但压降增加了177.6%。建立了双层四流程冷凝器一维仿真模型,研究了当制冷剂为R134a与R1234yf时其在不同结构下的换热量与制冷剂侧压降。结果表明：不同流程排布的换热量差别较小,排布为11-12-12-11时,各个工况的R134a侧压降都显著减小;固定第二层厚度,第一层厚度从10 mm到20 mm,高风速工况下R134a的换热量最大增加10.4%,压降最大可减小63.6%;固定总厚度,采用不同的两层厚度组合,换热量变化较小,存在性能较优的两层厚度组合16 mm-8 mm与14 mm-10 mm;制冷剂为R1234yf时换热量和压降分别比R134a降低了8.02%和47.0%。     

新型制冷剂HFO-1234yf与分子筛干燥剂的相容性研究

目前车用制冷剂HFC-134a的温室效应潜值(GWP)为1 300,而制冷剂HFO-1234yf的GWP仅为4,被认为是取代R134a的新一代制冷剂。采用McBain-Bakr法和ASHRAE-97密封玻璃管法分别测试了制冷剂HFO-1234yf与分子筛干燥剂的相容性。结果表明:3A、3A-60型分子筛与HFO-1234yf具有较好的化学稳定性,相容性较好,能够满足工业应用的HFO-1234yf制冷剂系统。     

新型制冷剂R1234ze(E)水平圆管内流动沸腾换热特性

新型制冷剂R1234ze(E)(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)因较低的GWP值备受制冷行业关注,有望替代R134a。在内径为8mm水平圆管内对R1234ze(E)流动沸腾换热特性进行实验研究,并在相应实验工况下与R134a进行对比。本研究的实验工况:流动沸腾换热的饱和温度为10℃±0.5℃,热通量为5.0和10kW·m^-2,质流密度范围为300~500kg·m^-2·s^-1。分析质流密度、热通量以及干度对R1234ze(E)和R134a饱和流动沸腾传热系数的影响。结果表明,R1234ze(E)和R134a的流动沸腾传热系数随质流密度和热通量的增大而增大;在低质流密度300kg·m^-2·s^-1工况下,R1234ze(E)传热系数较R134a偏低14.68%左右,但随质流密度增大到500kg·m^-2·s^-1,其偏差缩小为7.35%。最后将实验结果同4种常见预估关联式进行比较,结果表明Kandlikar关联式计算结果较优,全工况范围内Kandlikar关联式对R1234ze(E)和R134a的预估值与90%的实验数据偏差在±25%以内,平均偏差分别为23.13%和11.50%,满足工程设计要求。     

带回热器的R1234yf热泵系统能量分析和分析

蒸汽压缩式系统引入回热器,可有效提高系统性能。与R134a相比,制冷剂R1234yf具有较低温室效应潜值,其环保效应更加明显。针对R1234yf热泵系统建立能量平衡方程和平衡方程,分析了蒸发温度、冷凝温度和过热度对系统性能系数COP、制热量、排气温度和系统效率的影响,并与R134a系统对比。结果表明:R134a系统COP和制热量比R1234yf系统分别高1.39%—4.06%和0.53%—4.08%,系统效率比R1234yf热泵系统高2.03%—3.27%。随过热度的提高,两系统COP和效率的差值不断减小。     

R290/R1234yf与矿物油的互溶性测试及评价方法

制冷剂与冷冻机油的互溶性直接影响制冷系统的使用寿命和循环性能。为了解决新型制冷剂与冷冻机油的匹配问题,搭建了一套制冷剂与冷冻机油互溶性测试系统,在温度范围223.15~303.15 K内,开展了R290/R1234yf和矿物油的互溶性实验研究。结果表明：在含油率为10%±0.5%的情况下,当R290占混合制冷剂的质量分数在25%～35%变动时,R290/R1234yf和矿物油的临界互溶温度随着R290含量的增加而下降。在测试含油率范围内,基于常见的制冷工况,当R290在溶液中的质量分数高于30%时,溶液将呈现均一透明的状态;R290在溶液中的质量分数低于20%时,溶液将出现絮状物或分层现象。通过元素贡献评价方法,提供了理论临界互溶温度预测方程,并将结果以三元图的方式呈现,对新型环保制冷剂的发展具有现实指导意义。     

水平圆管内R1234yf流动冷凝传热特性研究

为了将低GWP制冷剂应用于客车空调,对R1234yf在5 mm水平光滑管内的流动冷凝传热特性进行了实验研究。实验研究工况为饱和温度30℃和40℃,平均干度0.1—0.96,质量流速100—600 kg/(m²·s)。研究结果表明：R1234yf管内传热系数在低质量流速[<200 kg/(m²·s)]下受干度和流速的影响不明显,随着流速的增大逐渐依赖蒸汽流速和干度,这表明管内主要传热机制由受温差较大影响的自然对流过渡至受流速影响较大的强制对流,引入了等效雷诺数Re_eq来划分这2种传热机制。饱和温度为30℃时,相同工况下R1234yf传热系数比R134a低3.7%—14.3%。对Cavallini和Bashar 2种关联式预测的传热系数与实验值进行了对比,Bashar关联式表现出较好的预测效果,平均绝对偏差为14%。     

新型制冷剂R1234ze(E)水平圆管内流动沸腾换热特性

新型制冷剂R1234ze(E)(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)因较低的GWP值备受制冷行业关注,有望替代R134a。在内径为8 mm水平圆管内对R1234ze(E)流动沸腾换热特性进行实验研究,并在相应实验工况下与R134a进行对比。本研究的实验工况:流动沸腾换热的饱和温度为10℃±0.5℃,热通量为5.0和10 k W·m-2,质流密度范围为300~500 kg·m~(-2)·s~(-1)。分析质流密度、热通量以及干度对R1234ze(E)和R134a饱和流动沸腾传热系数的影响。结果表明,R1234ze(E)和R134a的流动沸腾传热系数随质流密度和热通量的增大而增大;在低质流密度300 kg·m~(-2)·s~(-1)工况下,R1234ze(E)传热系数较R134a偏低14.68%左右,但随质流密度增大到500 kg·m~(-2)·s~(-1),其偏差缩小为7.35%。最后将实验结果同4种常见预估关联式进行比较,结果表明Kandlikar关联式计算结果较优,全工况范围内Kandlikar关联式对R1234ze(E)和R134a的预估值与90%的实验数据偏差在±25%以内,平均偏差分别为23.13%和11.50%,满足工程设计要求。     

2,3,3,3-四氟丙烯的概况及制备方法

比较了1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)的主要替代制冷剂HFC-152a、CO2、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)的特性;简述了HFO-1234yf在汽车制冷及其他领域的应用,叙述了HFO-1234yf的合成研究路线,探讨了其制备工艺条件,总结了各种制备方法的优缺点。认为以通式为CX3CCl=CClX(X=F、Cl)、CCl2=CClCH2Cl、CX3CF2CH3和CF3CF2CH2Cl为原料制备HFO-1234yf的工艺较具商业研究价值。HFO-1234yf(ODP=0,GWP=4)以其优越的物性,将在替代HFC-134a制冷剂中脱颖而出。     

NPDC申请限制HFC-134a等制冷剂销售

4月27日,美国自然资源保护委员会（Natural Resources Deferise Council．NRDC）向EPA提出申请,要求限制向普通消费者销售HFC-134a等制冷剂。NRDC称,未来机动车用HFC-134a制冷剂将被HFO-1234yf所替代,由于HFO-1234yf的价格远高于HFC-134a,将导致自行充装制冷剂的普通消费者购买HFC一134a直接用于使用HFO-1234yf的空调系统．从而造成交叉污染并提高了后期的回收成本。     

HFC-1234yf、HFC-1234ze的应用专利研究

HFO-1234yf是Honeywell和DuPont联合开发用于HFC-134a替代的新型汽车制冷剂,HFO-1234yf具有很低的GWP（4）、ODP（0）和低毒性,并且系统性能与HFC-134a非常类似,轻度可燃,具有在直接膨胀系统中使用的潜力。2009年8月4日,霍尼韦尔公司宣布,公司具有低全球变暖潜值的汽车空调新型制冷剂HFO-1234yf可出口到日本并在日本使用,这标志着新型制冷剂的全球应用取得重大进展。     

杜邦、霍尼韦尔着手开发新型HFO混配制冷剂

在10月13～15日德国纽伦堡召开的2010制冷空调通风及热泵展（Chillventa）上,杜邦公司和霍尼韦尔公司均表示正在开发新型替代R134a的混配制冷剂．并透露这些产品都是在HFO-1234yf的技术基础上研发的。     

R450A制冷剂列入美国SNAP计划

美国环境署（EPA）将R134a的替代品——R450A制冷剂列入了美国新制冷剂替代计划（SNAP）。同时,列表中还将CO2作为冷藏/冷冻运输用制冷剂。R450A是由霍尼韦尔公司开发的,已经应用于大量的制冷和空调设备中,该制冷剂是一种混合物,组分配比是42％的R134a和58％的HFO-1234ze,不可燃,ODP值为零,GWP值大约为601。     

R290/R1234yf与矿物油的互溶性测试及评价方法

制冷剂与冷冻机油的互溶性直接影响制冷系统的使用寿命和循环性能。为了解决新型制冷剂与冷冻机油的匹配问题,搭建了一套制冷剂与冷冻机油互溶性测试系统,在温度范围223.15～303.15 K内,开展了R290/R1234yf和矿物油的互溶性实验研究。结果表明:在含油率为10%±0.5%的情况下,当R290占混合制冷剂的质量分数在25%～35%变动时,R290/R1234yf和矿物油的临界互溶温度随着R290含量的增加而下降。在测试含油率范围内,基于常见的制冷工况,当R290在溶液中的质量分数高于30%时,溶液将呈现均一透明的状态;R290在溶液中的质量分数低于20%时,溶液将出现絮状物或分层现象。通过元素贡献评价方法,提供了理论临界互溶温度预测方程,并将结果以三元图的方式呈现,对新型环保制冷剂的发展具有现实指导意义。     

R32+R1234yf+R1234ze（E）混合制冷剂气液相平衡实验研究

基于液相循环法搭建的气液相平衡实验装置,在263.15~323.15 K温度范围内,实验测量了R32+R1234yf和R1234yf+R1234ze（E）二元混合物以及R32+R1234yf+R1234ze（E）三元混合物的气液相平衡数据,利用PRSV状态方程结合WS混合法则和NRTL活度系数模型进行关联拟合,获得二元混合工质的交互参数,并在其基础上预测了三元混合工质气液相平衡性质。计算结果与实验数据对比表明,二元体系R32+R1234yf和R1234yf+R1234ze（E）的压力平均绝对偏差分别为0.71%和0.20%,气相摩尔分数平均绝对偏差均约为0.0016,三元体系R32+R1234yf+R1234ze（E）的压力平均绝对偏差为0.82%,系统组分R32和R1234yf的气相摩尔分数平均绝对偏差均约为0.007。