R1234yf及R1234ze(E)研究进展概述

全球变暖指数(Global Warming Potential,GWP)为1的R1234yf和R1234ze(E),作为新一代的绿色环保替代制冷剂,因其环保特性及良好的系统性能而被广泛关注和研究。其重要性导致许多学者对其产生兴趣,而展开了大量的研究。这些研究主要集中于物理性质、传热特性以及系统性能等方面。因这两种工质在物性上与R134a相似,也有许多学者对其在R134a替换的可能性展开研究。本文在大量文献调研的基础上,简要回顾了R1234yf和R1234ze(E)的研究和应用现状。     

R1234yf和R134a制冷及制热性能实验研究

通过搭建实验台,对R1234yf的制冷及制热性能进行测试,并与R134a进行比较。测试结果表明,相同工况下,采用同一压缩机,R1234yf的排气温度更低,能在更大的工况范围内运行;R1234yf功耗比R134a高0.76%~5.18%;R1234yf的制冷量和制冷COPc与R134a相比因工况的不同而大小不同;R1234yf的制热量和制热COPh与R134a相比分别小0.75%~27.08%和1.50%~29.96%。     

混合制冷剂R1234yf/R134a PVTx性质的实验研究

为了获得混合制冷剂R1234yf/R134a的热物性数据,本文利用Burnett法为基础搭建的高精度PVTx实验台,在温度为268~323 K时,测定了质量分数为55%/45%,50%/50%和45%/55%混合制冷剂R1234yf/R134a的PVT性质,最终拟合了三种不同配比的混合工质的气态维里方程,方程和实验数据具有较高的重合度。     

R1234yf整车汽车空调泄漏扩散研究

新能源电动汽车热管理系统与传统乘用车不同,对采用热泵空调系统并利用液冷冷却电池的新能源电动汽车,制冷剂充注量比传统汽车空调增加了400～800 g.若使用可燃制冷剂,泄漏扩散至乘员舱,燃烧风险将增大.本文通过数值模拟对R1234yf制冷剂在蒸发器破损泄漏随送风进入乘员舱后的浓度变化过程和最高浓度进行了动态监测.结果表明...     

新型制冷剂R1234yf的性能分析

本文先介绍目前对制冷剂选择的要求,然后从热物理性质、材料兼容性、溶油性、热工性能等几个方面,比较新型制冷剂R1234yf与R32、R22及R717的优劣,讨论新型制冷剂在减排、安全、节能要求下发展前景。     

R1234yf/R290/R134a系气液相平衡的模拟

本文从理论方面研究了混合制冷剂的相平衡特性,基于Peng-Robinson(PR)状态方程与Wong-Sandler(WS)混合法则,结合Predictive Soave Redlich Kwong(PSRK)方程中使用的UNIFAC基团贡献法,构建了混合物气液相平衡预测模型(PRWS-UNIFAC-PSRK)。结果表明:二元混合物R32/R1234yf的压力及气相质量分数的模拟结果与实验值偏差分别在±2.5%和±0.02内;三元混合物R134a/R1234yf/R600a的压力及气相组分质量分数计算值与实验数据的偏差基本在±3%和±0.04内;建立了R1234yf/R290/R134a系的三元相平衡图,当质量分数在0.25/0.70/0.05左右时存在共沸点。通过采用多参数状态方程,改进活度系数模型,获取更为准确的二元相互作用系数,可进一步提高模型的预测精度。     

R1234yf热泵技术综述与潜力分析

为了满足逐步严苛的环保法规要求,R1234yf成为车用热泵制冷剂R134a的热门替代制冷剂之一。本文对R1234yf热泵技术的研究进行了综述与分析,其GWP<1,各方面性质均符合车用热泵系统的工作需求。在传热效果上,R1234yf的沸腾传热性能略优于R134a,且冷凝过程压降比R134a低5%～10%,优于R134a系统。在诸多R1234yf和R134a系统的仿真和实验研究中,R1234yf热泵性能略低于R134a,但可以通过优化零部件、强化补气、改善工况等方式使其与R134a十分接近甚至超越。R1234yf低压饱和压力比R134a高约15%,可以适配更高的压缩机转速,低温下制热性能比R134a更好,且较低的压缩机排气温度使系统工作更为稳定,强化补气的效果也优于R134a。因此,R1234yf在车用热泵中具有较好的工作性能和发展前景,可以作为R134a的替代制冷剂。     

R32/R1234yf混合工质热泵循环性能分析

在热泵热水器的名义工况下,对R32/R1234yf混合工质热泵循环性能进行计算分析。结果表明:R32/R1234yf的最优质量配比为60/40,使制热性能系数达到最大值4.727,较R22系统增大8.64%;在最优质量配比下,R32/R1234yf系统的单位容积制热量、单位质量制热量和冷凝压力均比R22系统大,但其压比和排气温度均低于R22系统。     

R32与R1234yf可燃性对比及燃烧抑制研究

卤代烷烃和卤代烯烃等氟为代表的工质是当前使用最广泛的人工合成制冷剂,随着环保要求不断提高,可选的氟代物多具有一定可燃性。制冷剂的可燃性限制了其在家用和商用等场景下的使用范围。根据可燃工质的燃烧特性寻找阻燃方法,其中重要的手段是从研究燃烧反应机理及反应路径出发对单一或混合制冷工质进行燃烧过程反应研究。本文研究了R1234yf为代表的低碳氟代烯烃燃烧点火延迟、温度压力变化、典型组元燃烧过程;并对比了R32和R1234yf燃烧机理与反应路径。研究结果表明：R32和R1234yf与烷烃和烯烃燃烧模型吻合,R1234yf点火延迟更高,加成和夺取反应更加复杂;通过反应路径的研究发现,两种可燃性工质中间稳定产物存在较多重合,在R32中仅添加体积分数为10%R1234yf时,当量比为1时的燃烧平衡温度可下降87.5 ℃;添加体积分数5%的R32混合物的燃烧平衡温度可下降21.0 ℃,混合物可燃性可低于两者任意组分;添加少量R32后点火时间提前,放热反应的自由基生成峰值明显降低。     

R1234yf汽车空调制冷剂的理论循环性能分析

使用MH-59方程编制R1234yf的热力性质计算程序。在汽车空调制冷工况下,对比R1234yf和R134a的压力比、排气温度、单位质量压缩功、单位质量制冷量、单位质量冷凝负荷、COP、热力完善度、单位体积制冷量及压缩机吸气比容,得出它们随蒸发温度的变化情况。理论循环性能分析表明:R1234yf作为汽车空调制冷剂,在不改变制冷系统设备的前提下可以直接替代R134a,并且可以降低压缩机排气温度。     

制冷剂R1234yf替代R22的理论分析和试验研究

从热工性能、环保特性、安全性以及试验研究等角度,讨论制冷剂R1234yf替代R22的优势。试验结果表明,R1234yf在高温工况(额定制冷T3)下的能效比较R22高2%,其排气温度比R22平均降低9.8℃,R1234yf的可燃性在可燃制冷剂中是较弱的。因此,R1234yf在高温工况区替代R22具有较大的潜力。     

混合制冷剂R1234yf/R32 PVTx性质的实验研究

为了获得混合制冷剂R1234yf/R32的热物性数据,本文以Burnett法为基础搭建了高精度PVTx实验台,在温度为253~313 K时,测定了质量分数为15%/85%和25%/75%混合制冷剂R1234yf/R32的PVT性质,拟合了两种不同配比的混合工质的气态维里方程,为进一步研究该工质的基础热物性提供了详实的数据。     

新型制冷剂HFO-1234yf/R134a/DME的理论与试验研究

提出一种在汽车空调应用中替代R134a的新型制冷剂HFO-1234yf/R134a/DME。利用数据库REFPROP 9.0,通过自行编制的软件对该制冷剂的热力学性能和循环性能进行理论分析,并在电量热器制冷剂循环性能测试装置上,对R134a和HFO-234yf/R134a/DME进行试验研究。理论与试验研究发现,新型制冷剂的制冷量比R134a略小,循环性能系数(COP)也略低,而排气温度比R134a低12℃左右。该新型制冷剂具有替代R134a的潜在可行性。     

R32和R32/R1234yf混合工质黏度实验测量及模型

本文针对含HFOs类混合制冷剂黏度开展实验和模型研究。采用振动弦法黏度计对R32纯质和R32/R1234yf混合制冷剂黏度进行了实验测量,测量的温度范围分别为263~350 K、263~360 K,压力最高均为30 MPa,实验系统黏度测量的不确定度为2%。本文共获得了177组实验数据,利用得到的实验数据,基于硬球模型分别拟合了R32纯质和R32/R1234yf混合制冷剂黏度方程。R32纯质黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.28%,最大绝对偏差为0.92%;R32/R1234yf混合工质黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.69%,最大绝对偏差为2.09%。由此可见,实验数据和黏度模型吻合较好,为R32和R32/R1234yf混合制冷剂的应用研究提供了重要参考依据。     

R1234yf在纯电动汽车空调上的应用实验研究

为了更好地了解R1234yf制冷剂在纯电动汽车空调上的性能表现,笔者所在公司对JACSZ1项目(纯电动汽车项目)从空调零部件和系统到整车进行R1234yf和R134a对比试验研究,提出在R1234yf系统上采取增加回热器、回冷器部件和提高压缩机转速等措施。     

日本旭硝子将为霍尼韦尔生产R1234yf制冷剂

正2014年1月23日,霍尼韦尔宣布将与日本旭硝子股份有限公司签订采购协议,扩大汽车制冷剂R1234yf的市场供应。根据协议,日本旭硝子股份有限公司将于2015年年中在日本启动生产HFO-1234yf,霍尼韦尔则将在美国、欧洲以及亚洲销售该产品。     

三元混合制冷剂R32+R161+R1234yf气液相平衡实验研究

本文研究了含R1234yf的三元混合制冷剂的气液相平衡性质和模型,利用基于液相单相循环法搭建的气液相平衡实验装置,对温度范围为283.15～323.15 K的三元混合制冷工质R32+R161+R1234yf进行了实验研究,共得到45组实验数据。同时采用Peng-Robinson-Stryjek-Vera(PRSV)状态方程结合Wong-Sandler(WS)混合法则和Non-Random Two-Liquid(NRTL)活度系数模型,在前期工作得到的二元混合工质的模型参数的基础上,对三元混合工质气液相平衡性质进行推算。最后将模型推算结果与实验数据进行对比,结果表明系统压力平均绝对偏差AAD_p为0.34%,系统组分R32和R161的气相摩尔分数平均绝对偏差AAD_y_1和AAD_y_2分别为0.002和0.001。     

Experimental investigation and correlation of two-phase frictional pressure drop of R410A–oil mixture flow boiling in a 5 mm microfin tube

This study presents experimental two-phase frictional data for R410A-oil mixture flow boiling in an internal spiral grooved microfin tube with outside diameter of 5 mm. Experimental parameters include the evaporation temperature of 5 °C, the mass flux from 200 to 400 kg m^?2 s^?1, the heat flux from 7.46 to 14.92 kW m^?2, the inlet vapor quality from 0.1 to 0.8, and nominal oil concentration from 0 to 5%. The test results show that the frictional pressure drop of R410A initially increases with vapor quality and then decreases, presenting a local maximum in the vapor quality range between 0.7 and 0.8; the frictional pressure drop of R410A–oil mixture increases with the mass flux, the presence of oil enhances two-phase frictional pressure drop, and the effect of oil on frictional pressure drop is more evident at higher vapor qualities where the local oil concentrations are higher. The enhanced factor is always larger than unity and increases with nominal oil concentration at a given vapor quality. The range of the enhanced factor is about 1.0–2.2 at present test conditions. A new correlation to predict the local frictional pressure drop of R410A-oil mixture flow boiling inside the internal spiral grooved microfin tube is developed based on local properties of refrigerant–oil mixture, and the measured local frictional pressure drop is well correlated with the empirical equation proposed by the authors.     

强非共沸工质R1234yf/R170/R14系气液相平衡的模拟

超额吉布斯自由能-状态方程法(G~E-EoS)是继传统的状态方程法和活度系数法之后预测气液相平衡的一个新思路。本文采用PRWS-UNIFAC-PSRK模型对R161/R1234yf、R32/R125/R134a及强非共沸工质R1234yf/R170/R14系的气液相平衡数据进行计算。结果表明:R161/R1234yf系压力和气相组分质量分数的计算值与实验值的偏差在±1.5%和±0.02以内,优于REFPROP9.0软件的计算结果,而R32/R125/R134a系的偏差分别在±4%和±0.02以内。根据计算结果及三维相平衡图发现,R1234yf/R170/R14在质量分数比为0.4/0.2/0.4附近时体系的温度滑移现象最为明显,最大的滑移温度达到72.5 K;且R1234yf组分的质量分数越大,泡点温度与露点温度越高。     

带经济器补气的R1234yf两级压缩制冷循环的性能分析

由于R1234yf制冷剂具有优良的环保特性,使它成为了R134a的热门替代品之一。针对带补气的两级离心式冷水机组制冷循环系统,探究R1234yf工质替代R134a用于两级离心式冷水机组的可行性以及性能表现。基于热力学基本能量方程及?平衡方程,对相同流量下系统的COP、制冷量、?效率以及各部件不可逆损耗的占比情况进行了理论分析。结果表明：当环境温度为30℃时,相比于采用R134a的系统,采用R1234yf的系统COP降低了2.11%,?效率降低了2.79%。虽然系统性能略有降低,但R1234yf具有更加优良的环保特性,因此R1234yf可以作为离心式冷水机组中R134a的替代制冷剂。