变浓度容量调节空调系统的机理与试验研究

在分析混合工质单位容积制冷量随组成浓度变化的特性的基础上,结合筛选出的工质R22/R142b和R32/R124,进行固定工况下变浓度稳态性能对比试验和变工况变浓度调节稳态性能试验,测得空调系统在不同浓度下的稳态性能参数,验证了混合工质变浓度的容量调节特性.     

三元混合工质用于变容量热泵系统的实验研究

简要回顾并总结了国内外关于变容量热泵系统的研究方向,在新型变浓度热泵试验台上进行了三元混合工质R23/R32/R134a变工况、变浓度等一系列的实验,并对实验结果进行了分析.结果表明:三元混合工质用于变浓度热泵系统时,单质工质之间互相弥补了各自的不足,发挥了各自的优势,在循环性能上以及容量调节方面都表现出很大的优越性;随着冬季室外温度的降低,混合工质在变浓度运行要比定浓度运行能够放缓制热量下降的节奏,表现出更节能的优点.     

R407C组分分离特性实验研究

针对H407C三元混合工质的非共沸特性,在组分分离实验台上进行了相应的分离实验。结果表明：不同的分离器在不同的加热功率下的分离效果不同;经过组分分离实验,R407C的组分有明显的改变,并且在一定的实验工况下可以得到较好的分离效果。经分离后,轻、重组分最高比例可达48．71％和98．23％。     

两相流中相积存造成多元混合制冷剂浓度变化分析

因多相流动中汽液速度差而造成相积存（Holdup）是深冷混合工质节流制冷系统中混合物浓度偏析的一个重要因素。建立了因相积存造成浓度变化的计算模型,采用Palmer对Beggs-Brill—Moody关联式的修正式,详细考察了管道倾角及流体温度对深冷多元混合物因汽液相积存异造成的浓度偏析影响。计算结果表明,管道倾角对积存具有显著影响,其中倾斜向上会显著增加积存,造成混合物浓度显著变化。浓度变化发生在两相区,并随温度变化导致不同组分的浓度变化趋势不同。     

小型制冷装置应用混合工质的研究

本文介绍了应用非共沸混合物的小型制冷系统的特性。将不同配比的HFC152a/HCFC22双组分混合工质用于冰箱中。实验室进行的试验表明,以适当配比构成的HFC152a/HCFC22混合工质可用于替代家用制冷设备中的CFC12。     

非共沸混合工质单级压缩回热循环实验研究

针对非共沸混合制冷工质单级压缩回热制冷循环,分析了LHR循环的特点及主要研究问题。根据非共沸混合制冷工质的特性,讨论并选取了适合于-70℃低温冷柜的混合制冷工质R23和R600a。利用制冷工质物性分析软件NIST Refprop 8.0初步研究了不同配比时制冷系统的特性,然后通过实验方法从不同角度分析混合制冷工质的配比对系统性能的影响,最终得到比较合理的混合制冷工质R23/R600a组分比例3:7。同时分析了该配比下制冷压缩机排气温度、压比、低温冷柜内温度等的变化特点,最后对蒸发器的温度变化特性和回热器的温度变化特性进行了总结。     

混合工质回热式节流技术在大温跨空气源热泵中的新应用

中高温热能(65～100℃)在居民生活及工业生产中有着广泛的需求。常规单级蒸气压缩式热泵从环境吸热进行中高温大温跨供热时,系统效率低,压缩机运行工况差。为实现单级蒸气压缩式热泵高效大温跨供热,本文将低温制冷领域中能够高效拓展温跨的混合工质回热式节流技术应用到大温跨供热领域,提出了混合工质回热式大温跨热泵。围绕混合工质回热式大温跨热泵所开展的系列理论及试验研究工作,揭示系统压力工况、工质组分配比以及回热方式对于大温跨热泵系统的影响机制。自主设计研制的空气源混合工质回热式大温跨热泵,供热温度达到90.38℃时,系统压比小于3,COP为2.75,效率为27.66%。     

多元混合工质池核沸腾传热实验研究

对R134a、丙烷（C3H8）、异丁烷（iC4H10）三种纯工质以及它们相应的二元混合物和三元混合物做了池核沸腾传热实验研究。加热面为紫铜表面,压力范围在0．1～0．6MPa。在纯工质实验数据基础上,分析物性、压力对沸腾传热系数的影响。相对于纯工质,非共沸混合工质沸腾传热系数有所降低,并且在高热流下趋势更明显。最后拟合出纯工质和混合工质沸腾传热关联式。     

混合制冷剂饱和气体密度的推算

在对比态原则下,作者发现混合工质饱和气体密度与其纯组分饱和气体密度的无量纲对比关系有同一化规律;同时,还寻找到利用纯组分的临界点密度与临界压力拟合混合工质临界点密度与临界压力的关系式,确立了混合工质的这两个特征参数。进而给出了计算混合制冷剂饱和气体密度的通用方程,该方程是隐式的。比较了文献中5种二元和三元混合工质的推算值与文献值,误差基本在±2%内。     

两级压缩空气源热泵结霜性能试验研究

虽然空气源热泵得到了广泛的应用,但是空气源热泵机组在冬季低温环境下运行,其蒸发器表面结霜,会严重影响效率。本文研究了两级压缩空气源热泵在低温工况下一些参数变化对风冷热泵结霜的影响,以及结霜条件下热泵机组性能参数的变化。研究表明:在0℃以下,结霜量以及结霜速度随着温度的升高而增多和加快,在进风温度在0℃左右的时候结霜最严重。温度在3℃的时候,结霜却不如前者严重。而当温度达到-7℃以下时,结霜不是很明显,特别是在相对湿度为90%,温度为-12℃时几乎不结霜。当蒸发器壁面的温度与空气的露点温度比较接近,而且空气含湿量大时,结霜速度最快。在保持进风温度一定,相对湿度越大,换热器风侧表面结霜量也就越多。相对湿度变化对结霜量的影响比温度要大,因此环境相对湿度是影响空气源热泵机组结霜、除霜特性的主要因素。同时,机组在结霜条件下运行时,机组的制热量和COP降低,综合性能下降。这一研究对翅片管式蒸发器除霜具有指导意义。     

垂直U形管内含油制冷剂流动的数值分析

利用EES软件对直接膨胀式地源热泵系统中U形埋管换热器内含油制冷流动状态进剂行了模拟分析。模拟分析结果表明:含油制冷剂压力沿U形埋管先缓慢增加后减少;温度沿U形埋管先增加后减少,进入过热区后急剧增加;在U形埋管上升管段中含油制冷剂不存在泡状流,以弹状流和环状流形式存在,且以环状流为主;最小回油速度随U形埋管管径的增加而增加。计算结果和实验结果的对比表明实验系统能够正常回油。     

空气源热泵机组冬季除霜热量补偿新方法

空气源热泵机组在冬季运行时,由于机组需要不断除霜,将导致机组供热能力不足、室内吹冷风、房间热舒适性下降等问题出现。为此,提出了一种利用相变蓄热技术解决空气源热泵机组冬季除霜问题的新途径。其基本原理是,将笔者研制的填充了DX40相变材料板的新型蓄热装置与空气源热泵机组相连接,当热泵机组在制热工况运行时,热泵机组向空调系统供热的同时也向相变蓄热装置蓄热;当热泵机组转换至除霜工况运行时,相变蓄热装置向空调房间放热,在提高房间热舒适性的同时,缩短热泵机组除霜时间,提高机组工作效率。试验结果表明,该相变蓄热装置应用于空气源热泵机组冬季除霜性能的优良性。     

空气源热泵蒸发器表面霜层生长特性实验研究

在室外环境空气温度-15℃~5℃、相对湿度65%~90%范围内,对一台空气源热泵室外换热器表面霜层生长特性及热泵系统动态性能进行了实验研究。实验结果表明,翅片表面霜层厚度呈分段增长模式,在结霜初始段,霜层主要由粒状冰晶组成,并逐渐形成柱状冰晶,其厚度增长较快;在第二阶段为柱状冰晶主要在其半径方向生长,霜层厚度增长速度减慢;而在第三阶段,柱状冰晶主要在其高度方向生长,逐渐形成针状冰晶,霜层厚度增长速度迅速增大至第二阶段的3~5.8倍。对实验结果的分析表明,热泵机组性能恶化主要是由于蒸发器表面温度下降、霜晶形态变化引起霜层厚度快速增长及空气流动阻力增加导致风机流量下降三个因素之间形成的恶性循环所致,其中换热器表面温度下降引起的霜晶形态变化起到了至关重要的作用。     

纯工质水平管内凝结换热研究进展

相对于混合工质,纯工质(单一成分制冷剂)不存在温度滑移、系统泄漏时的成分变化等问题,在制冷设备中得到了广泛应用.研究纯工质水平管内凝结换热特性对其及其混合物在制冷、空调、热泵方面的应用具有重要意义.文章从理论和实验两个方面,综述了国外对纯工质在水平管内流动凝结换热的研究,分析了凝结换热关联式的适用性和局限性,并提出了进一步研究的建议.     

基于碳纳米管的含油纳米制冷剂核态池沸腾换热特性

通过实验研究了基于碳纳米管(CNTs)的含油纳米制冷剂(即由制冷剂R113、润滑油VG68和碳纳米管组成的纳米流体)的核态池沸腾换热特性,分析了碳纳米管对含油制冷剂核态池沸腾换热的影响.实验中采用了外径为15～80nm、长度为1.5～10μm的四种碳纳米管.实验的饱和压力为101.3 kPa;热流密度为10～80 kW/m2;纳米油(碳纳米管和润滑油的混合物)的质量分数为0～5％;在纳米油中碳纳米管的质量分数为0～30％.实验结果表明:碳纳米管增强了含油制冷剂的池沸腾换热,在测试工况下换热系数最大可增加61％.当纳米油中碳纳米管浓度为20％不变,纳米油浓度由1％提高到5％时,不同尺寸的碳纳米管对换热系数的增加幅度由27％～59％降低至23％～55％;当纳米油的浓度为1％不变,纳米油中碳纳米管浓度由20％提高到30％时,不同尺寸的碳纳米管对换热系数的增加幅度由27％～59％升高到33％～61％.通过实验获得了基于碳纳米管的含油纳米制冷剂池沸腾换热关联式,关联式的预测值与96％的实验数据偏差在±10％以内.     

制冷剂喷入技术在空气源热泵中的应用研究现状

本文分析了常规空气源热泵在低温与高温工况下性能显著下降的原因,简述了制冷剂喷入技术优化空气源热泵性能的基本原理及系统类型。通过对现有研究领域的分类,以及对同领域内不同应用形式的对比,从系统及部件两个层面阐明了制冷剂喷入技术的研究现状和进展。总结现有制冷剂喷入技术的研究成果可得出:喷气增焓技术可显著强化空气源热泵系统的低温制热性能,而且越来越多的研究提出采用制冷剂喷入技术的新系统形式并分析其对热泵系统制热性能的提升作用,但对制冷工况下的性能研究稍显欠缺。最后,结合制冷剂喷入技术发展的热点和难点,对制冷剂喷入技术的发展进行了展望。     

一种新型中高温热泵混合工质的循环性能

提出了一种新的中高温热泵非共沸混合工质M.新工质ODP为0,GWP较低,输运性能优良,在90℃～110℃的冷凝温度范围,压力水平适中,有5℃～8℃的相变温度滑移,理论循环COP(性能系数)和qv(单位容积制热量)均优于传统工质CFC114.在采用HCFC22空调硬件建立的循环性能实验装置上,实现了正常水流量下冷凝器出水温度达到98℃的实验工况;最高COP达到2.8.     

最大平均制热量控制除霜方法的实验研究

通过空气源热泵空调器冬季运行制热量不足的原因分析,在此基础上介绍了最大平均供热量除霜控制方法的定义,并通过实验对比验证了该方法的优势,同时也提出该方法能够实际应用还需要继续开展的工作.     

天然制冷剂R290用于热泵干衣机能效实验研究

独立式热泵干衣机目前主流制冷剂以HFCs类R134a为主,其全球变暖潜值(GWP)高达1 430。天然制冷剂R290属于HCs类制冷剂,GWP小于20。本文基于天然制冷剂R290与R134a的物理和热力学性质对比分析,对独立式热泵干衣机热泵循环系统进行了优化设计和实验研究,最终确定蒸发器采用φ7 mm管径铜管和2.2 mm片距的亲水平片,冷凝器采用φ5 mm管径铜管和1.5 mm片距的非亲水平片,压缩机采用排量为8.1 mL的R290制冷剂压缩机,节流装置采用管径φ1.0 mm和长度820 mm的毛细管。测试结果表明：R290用于独立式热泵干衣机热泵循环系统,在满足国际、国家和欧洲标准中关于A3类制冷剂充注量限制的要求下,即对于A3类制冷剂,若其充注量不大于0.15 kg时,则没有房间体积限制。在R290充注量为0.15 kg时,热泵干衣机能效指标为23.0,可达到欧洲现行干衣机能效等级标准最高等级A+++。     

地源热泵岩土导热系数测试影响因素分析

建立了地源热泵岩土导热系数现场测试系统的三维数值模型,基于所建数值模型分析了测试时间、舍弃初始小时数、钻孔半径、岩土体初始温度、加热器输入功率等因素对岩土导热系数测试结果的影响。研究结果表明:热响应测试时间应大于70h;对于柱热源模型,随着钻孔尺寸的增大,辨识得到的导热系数逐渐减小;岩土初始温度对岩土导热系数辨识结果没有影响,但采用参数估计法作为辨识方法时,岩土初始温度的测试精度对辨识结果有较大影响;对于纯导热模型,加热器输入功率对岩土导热系数辨识结果没有影响。