CO_2热泵双级冷却套管式气体冷却器性能数值模拟

建立了跨临界CO_2制冷系统中双级冷却套管式气体冷却器模型,对管内CO_2侧和水侧的流动及换热进行了数值仿真。分析了各种参数下的双级冷却套管式气体冷却器的性能。比较了多种工况下的仿真结果与试验数据,验证了该模型的正确性。     

排气冷却R290/CO_2复叠式制冷系统性能分析

通过对带排气冷却器的R290/CO_2复叠式制冷系统的性能分析,以及与不带排气冷却器的R290/CO_2复叠式制冷系统的性能进行比较,得出在相同的运行工况下,当排气冷却器的热负荷为1.4 kW,低温循环的冷凝温度为-20℃,制冷量为10kW时,排气冷却器在降低冷凝蒸发器CO_2的入口温度方面起到显著作用,高温循环制冷剂R290的质量流量减少11.4%,相应的高温循环压缩机的功耗和冷凝器的热负荷均降低11.4%,R290/CO_2复叠式制冷系统的COP提高8.8%。     

跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究

对跨临界CO2两相流引射制冷系统性能进行了实验,分析了工况及引射器几何参数对系统性能的影响,结果表明:在实验工况范围内,跨临界CO2两相流引射制冷系统制冷量和COP随气体冷却器压力的升高而升高,随气体冷却器出口温度的升高而降低。对于使用不同喉部直径喷嘴的系统,在相同工况下,引射器喷嘴喉部直径较大的系统的性能较好。对于使用不同直径混合室的系统,随着气体冷却器压力的升高,使用小直径混合室的系统COP变化较大;当气体冷却器压力较低时,使用大直径混合室的系统COP较高,而当气体冷却器压力较高时,使用小混合室直径的系统性能较好。在相同工况下,与传统跨临界CO2循环进行比较,两相流引射制冷循环系统COP最大可提高14%。     

微通道换热器在CO2跨临界制冷系统中的应用

在制冷系统中,换热器是主要的组成部件.由于CO2跨临界制冷系统较高的操作压力,以及近临界区CO2特殊的热物性和传输性,系统的部件结构需要引起特别注意.微通道换热器不仅换热性能好,而且可以承受较高的操作压力,比较适合CO2高压制冷系统,这样可使系统更加紧凑、安全且高效.至今,CO2制冷系统所用的微通道换热器已有多种型式,针对CO2的性质设计高效的微通道换热器对提高CO2制冷系统的性能非常重要.     

跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究

对跨临界CO2两相流引射制冷系统性能进行了实验,分析了工况及引射器几何参数对系统性能的影响,结果表明:在实验工况范围内,跨临界CO2两相流引射制冷系统制冷量和COP随气体冷却器压力的升高而升高,随气体冷却器出口温度的升高而降低.对于使用不同喉部直径喷嘴的系统,在相同工况下,引射器喷嘴喉部直径较大的系统的性能较好.对于使用不同直径混合室的系统,随着气体冷却器压力的升高,使用小直径混合室的系统COP变化较大;当气体冷却器压力较低时,使用大直径混合室的系统COP较高,而当气体冷却器压力较高时,使用小混合室直径的系统性能较好.在相同工况下,与传统跨临界CO2循环进行比较,两相流引射制冷循环系统COP最大可提高14%.     

跨临界二氧化碳制冷技术现状研究

二氧化碳作为一种自然制冷剂，可以根本上解决制冷系统的CFCs工质替代问题。本文介绍了二氧化碳跨临界制冷循环系统及其关键设备——制冷压缩机、气体冷却器、蒸发器、膨胀机的研究设计进展情况，并详细介绍了压缩机、气体冷却器和膨胀机的性能影响因素。     

高压气体涡流膨胀的CO_2低温制冷循环分析

通过设计高压气体涡流膨胀的CO_2低温制冷循环,对其进行热力性能分析,并与两级节流中间完全冷却的CO_2低温制冷循环的性能进行对比,得出高压气体涡流膨胀的CO_2低温制冷循环存在获得最大性能系数的最优的高压压力。提高蒸发温度与中间压力,增大冷气流质量比,减少进入蒸发器的冷气流质量比,降低气体冷却器出口温度,均可提高高压气体涡流膨胀的CO_2低温制冷循环的性能系数。在冷气流的质量比为0.6,冷气流进入蒸发器的质量比为0.2时,高压气体涡流膨胀的CO_2低温制冷循环的最佳的性能系数较两级节流中间完全冷却的CO_2低温制冷循环最佳的性能系数提高36.4%。随着气体冷却器出口温度的升高,高压气体涡流膨胀的CO_2低温制冷循环的性能系数较两级节流中间完全冷却的CO_2低温制冷循环的性能系数降低的幅度小。     

微通道换热器结霜特性研究现状与展望

微通道换热器在低温工况下用作蒸发器时存在结霜速度较快的问题,制约了其在制冷系统的应用。针对微通道换热器的结霜现象,本文归纳了影响微通道换热器结霜特性的因素、改善微通道换热器结霜特性的方案和微通道换热器结霜的相关仿真研究,介绍了微通道换热器结霜特性的研究现状和方向,发现目前影响微通道换热器结霜特性的因素主要分为:外部因素(环境参数、表面温度、凝水),结构因素(换热器布置方向、翅片结构、翅片密度、涂层、结垢)和内部因素(制冷剂分布)。改善微通道换热器结霜特性的研究集中在调整翅片的结构以实现更好的排水性能和更均匀的霜层分布,未来研究的重点在于开发抑霜性能更好的微通道换热器和建立更高精度的仿真模型。     

跨临界CO_2制冷系统中换热器结构的进展

换热器是制冷系统主要的传热部件,换热器的好坏直接影响系统的综合性能。从CO2的性质和跨临界系统的特点出发,介绍跨临界CO2制冷系统中换热器的结构型式的发展,指出发展微通道换热器是提高CO2制冷系统性能的必然。     

二氧化碳套管式气体冷却器换热性能的实验研究

总结了不同形式CO2气体冷却器的国内外研究现状,对直管、矩形螺旋和圆形螺旋三种套管式气体冷却器性能进行模拟,提出用单位压降换热量来评价超临界条件下气体冷却器的性能,根据模拟结果设计了一套矩形螺旋套管式气体冷却器,实验研究了气体冷却器的CO2入口压力、进水流量和进水温度对气体冷却器传热系数、换热量、COP以及换热器效能等性能的影响。结果表明：当气体冷却器CO2进口压力为8 MPa,进水流量在1.56 kg/min和进水温度在9 ℃时气体冷却器性能较优,系统COP最大可达2.85。研究结果为CO2热泵热水器中的实际应用提供参考。     

不同热负荷下微通道冷凝器的运行特性

以R404A为制冷剂,对冷库内不同热负荷条件下的微通道冷凝器的特性及对制冷系统COP的影响进行了研究,并将其与常规冷凝器的特性以及制冷系统的COP进行比较。结果表明,在一定的的制冷剂充注量下,微通道冷凝器的出口压力随着热负荷的增大而增大,但是其进出口温度基本保持不变;在制冷系统中,和常规的冷凝器制冷系统相比,微通道冷凝器制冷系统具有更小的进出口温度,并且进出口温差也小,同时COP相应地高出50%。     

N_2O跨临界双级压缩带膨胀机制冷循环

将天然工质N_2O用于跨临界循环,建立了相应的理论模型,比较了CO_2和N_2O用于跨临界两级压缩膨胀制冷循环的性能.结果表明:N_2O用于跨临界两级蒸气压缩膨胀制冷循环中的综合性能要优于CO_2.在所选定的工况范围内,N_2O系统的C_(cop)值(性能系数)比CO_2最多提高9.6%,当气冷器出口温度越低、蒸发温度越高时,N_2O系统的C_(cop)值增加越明显;N_2O系统的最优高压压力远低于CO_2,在气体冷却器出口温度为40 ℃时,最优高压侧排气压力最多降低了16.2%;N_2O系统在排气温度、单位质量制冷量方面也较CO_2具有优势.最后提出通过降低气体冷却器出口温度来提高跨临界带膨胀机制冷循环性能和降低最优高压侧排气压力的观点.     

CO_2复叠制冷系统与载冷剂制冷系统适用范围研究

鉴于自然工质制冷剂具有优良的环保特性,相关技术的推广应用越来越多地受到人们的关注,其中CO_2与NH3被视为是最适合且最有潜力的自然工质。在冷冻冷藏领域,工业界和学术界使用最为广泛的制冷系统——NH3/CO_2复叠制冷系统与NH3压缩CO_2载冷剂制冷系统,这两种系统应用的工况范围并没有得到清晰而广泛的共识。对此,本文在常规商业冷冻冷藏应用温度区间内,分别对NH3/CO_2复叠制冷系统及NH3压缩CO_2载冷剂制冷系统的制冷性能进行分析,并结合实际工程应用条件,得出CO_2复叠制冷系统与载冷剂制冷系统各自适合的工作范围,旨在为CO_2制冷系统的合理应用提供参考。研究表明,在需求蒸发温度低于-25℃的场合宜采用NH3/CO_2复叠制冷系统作为供冷系统,并且对于CO_2压缩机,最高吸气压力应不小于1.97 MPa,CO_2压缩机的最高允许排气压力也应大于4.07 MPa。     

逆流波纹板式露点蒸发冷却器的数值模拟研究

本文对逆流波纹板式露点蒸发冷却器的性能进行了数值模拟,并通过实验验证了数值模拟的准确性。通过数值模拟,研究了二次/一次风量比、一次风风速、循环水流量、进风参数、结构参数(通道间距和通道长度)对露点蒸发冷却空调器性能的影响。结果表明:当二次/一次风量比为0. 3～0. 4,一次风速为2～2. 7 m/s,通道间距为4. 3 mm,通道长度为1 m时,露点蒸发冷却空调器冷却效率及COP均较高;随着循环水质量流量的增加,送风温度升高,冷却效率及COP均下降,因此在湿通道表面完全润湿条件下,循环水质量流量越小,露点蒸发冷却器性能越好。湿球效率主要受露点蒸发冷却器结构及运行参数的影响,该逆流波纹板式露点蒸发冷却器的湿球效率在110%～115%之间。     

出口过热度对CO_2微通道蒸发器性能的影响

本文理论分析了影响CO_2微通道蒸发器制冷能力的关键因素,搭建CO_2微通道蒸发器测试实验台,采用CO_2电子膨胀阀实现过热度调节,研究了蒸发器出口过热度对制冷能力以及出风温度的影响。研究表明:相比于其他制冷剂,CO_2出口过热度对蒸发器制冷能力的影响较大,蒸发器的性能随出口过热度的减小而提升,随着过热度的减小,制冷能力的提升存在3个具有显著差异的阶段,系统中蒸发器的性能随过热度减小最多提升57.9%。此外,采用了红外线热像仪拍摄和均布热电偶的方法,得到出风温度和蒸发器表面温度的分布规律,结果表明出风温度随过热度的减小有更好的均匀性。     

新型双温驱动吸收制冷循环性能

针对跨临界CO_2压缩制冷系统制取冷量以消耗高品位能量为代价的问题,本文依据能量梯级利用原理,提出双温低品位热源驱动的新型CO_2-[emim][Tf_2N]吸收式制冷循环的新流程,在构建该制冷循环数学模型的基础上,搭建测试双温驱动吸收制冷循环性能的实验装置,利用模拟和实验方法分析了操作参数对系统性能的影响规律。在定流量的条件下,研究驱动热源温度、冷却水入口温度以及载冷剂入口温度等操作参数对新系统性能的影响规律,结果表明双温驱动新型吸收制冷系统不仅可实现高效制冷,而且最低制冷温度可达到-15.2℃,研究结果为CO_2-离子液体制冷系统的理论设计计算提供实用的数据基础。     

数据中心机房用直接蒸发型干式冷却器研究分析

为降低数据中心能耗指标PUE,直接蒸发型干式冷却器配合风冷变频螺杆冷水机组和泵组箱,全年8760小时联合运行,能有效提高全年运行能效,降低数据中心的PUE。通过设计和测试分析直接蒸发型干式冷却器机组的性能,得出：直接蒸发型干式冷却器的换热性能高于常规干式冷却器的换热性能,微通道干式冷却器不但在成本上有优势,而且在换热性能上效果更好,但其长期运行的全生命周期需要进一步验证。提高干式冷却的供水温度和回水温度,有利于提高干式冷却器的换热量,提高机组的能效,降低数据中心机房整体的PUE。直接蒸发型干式冷却器能够预冷干式冷却器的进风温度,从而降低换热器进风面的进风温度,延长干式冷却器的使用时长,减小机械压缩制冷对的使用时长,降低数据中心全年制冷系统的能耗。大风机直径,低转速的EC轴流风机,在满足风量的需求的前提下,能够宽频调节干式冷却的换热量,提高机组的能效,降低整机能耗。     

跨临界CO_2热泵气体冷却器对系统性能及最优排气压力的影响

为了研究气体冷却器换热面积及其内部制冷剂质量流速对跨临界CO2热泵热水器系统性能及其最优排气压力的影响,本文建立了变换热面积和变质量流速的气体冷却器数学模型,通过理论计算得出,在一定范围内,当CO2质量流速不变时,增加气体冷却器的换热面积可以提高系统制热量及制热能效比;但由于压降的影响,增加气体冷却器内CO2质量流速而换热面积不变时,系统的性能系数会先上升后降低。同时,气体冷却器换热面积的增加会使系统的最优排气压力降低,气体冷却器内CO2质量流速的升高会使系统的最优排气压力升高,因此在跨临界CO2热泵设计中,确定气体冷却器换热面积及质量流速对系统获得较高的COP并维持最优排气压力有着重要意义。     

微通道换热器研究进展

从微通道换热器的发展历史出发,介绍其制造方式、结构和材料,重点介绍对微通道换热器发展和降低成本有重要影响的全铝微通道管材成形加工技术。对微通道传热的特征进行述评,从微电子微机械高效传热、CO2制冷减少温室气体排放和提高家用空调能效比几个方面展现微通道换热器的应用前景。     

跨临界CO2制冷系统性能分析

介绍几种典型的跨临界CO2制冷系统并建立数学模型,基于这些模型,对比各系统的COP,并可能影响COP的因素,包括气体冷却器压力、储液器压力、回热器,并行压缩机以及喷射器.结果 表明,在给定工况下,普通跨临界CO2制冷系统的COP为2.72,增加回热器后COP提高2.6％,并行压缩CO2制冷系统的COP提高16.5％,带...