寒冷地区空气源热泵的供热特性分析

针对常规空气源热泵在寒冷地区应用普遍存在的压缩机排气温度高、蒸发器表面结霜和系统性能低等问题，建立了一套低温型空气源热泵供热系统，开展冬季供热实验并实测系统性能，选取典型工况进行瞬时特性分析。结果表明，系统在寒冷地区具有较好的供热性能；单个加热周期分三个基本阶段，逆向循环除霜对水箱温度影响较大；环境温度为-3.73 ℃时进行地暖供热，将200 L水从38 ℃加热到45 ℃耗时23.5 min，平均COPh为2.28；随着环境温度的升高，COPh逐渐增大，环境温度为-9 ℃，水箱温度为41 ℃时，系统COPh仍在2.0以上。     

热回收式CO2制冷系统性能研究

对热回收式CO2制冷系统性能COP进行了计算和分析,结果表明:蒸发温度、气体冷却器出口CO2温度、热水加热器入口水温是影响其COP的主要因素;回热器出口过热度对COP的影响较小,对压缩机的排气温度影响较大;随着排气压力的升高,COP是否出现峰值,取决于气体冷却器入口制冷剂的特征温度;在相同工况下,蒸发温度、气体冷却器出口CO2温度、回热器出口过热度对最佳排气压力的影响较小,热水加热器入口水温是影响最佳排气压力的主要因素。     

机械过冷CO2引射制冷系统性能研究

利用R134a机械过冷系统对CO2引射制冷系统（ERS）气体冷却器出口工质进行冷却,实验研究了在不同过冷度、排气压力及蒸发温度下机械过冷CO2引射制冷系统（MSERS）的性能,并与ERS系统性能进行了对比分析。结果表明,MSERS系统的COP随着过冷度及排气压力的变化存在最大值,最佳过冷度约为16℃,而最佳排气压力约为8.5Mpa;随着蒸发温度升高,MSERS系统的引射比及COP均增大,且引射比随蒸发温度增大的速度在低蒸发温度工况下比较小。MSERS与ERS系统性能的对比表明,在实验蒸发温度范围内MSERS系统的COP大于ERS系统,且在低蒸发温度工况下MSERS系统COP的改善幅度更大;在蒸发温度小于1℃的工况条件下MSERS系统的引射比比ERS系统的引射比提高了约2.5%～6.0%;在不同的一级节流阀前温度工况下,MSERS系统制冷量比ERS系统提高了约27.2%～35.5%,COP增大了约6.2%～17.6%。     

高进水温度下CO_2空气源热泵热水系统变频运行性能

构建CO_2空气源热泵热水系统变频运行实验装置,测试分析高环境温度、高进水温度下变频运行对CO_2空气源热泵热水系统气体冷却器压力、制热功率及性能系数(COP)的影响。实验结果表明,CO_2空气源热泵压缩机降频运行能有效避免压缩机过载、抑制气体冷却器压力过高等问题。随压缩机频率的减小,气体冷却器压力持续减小,COP先增大后减小,存在最优压缩机频率值。在高环境温度和高进水温度工况下,CO_2空气源热泵热水系统压缩机最优运行频率区间为35～45 Hz。     

采用双节流装置的CO2引射制冷系统的变工况性能实验研究

对采用双节流装置的跨临界CO_2引射制冷循环系统在不同工况下的性能进行了实验研究,比较了影响引射器性能和系统COP的因素。实验结果表明,在固定引射器几何尺寸的条件下,气体冷却器出口压力为8.5MPa、蒸发温度为-5和-1℃时,引射比随气冷器出口温度的增大而逐渐增大,系统COP则呈下降趋势;当气冷器出口温度为41℃、蒸发温度为-5℃时,工作流体、引射流体质量流量及引射比均随着气冷器出口压力的增大而出现不同程度的增加,系统COP则呈下降趋势。在相同工况条件下,采用两段式喷嘴引射器的双节流跨临界CO_2制冷系统的COP整体上大于传统带有膨胀阀的跨临界CO_2制冷系统的COP。     

环保型CO2热泵系统的理论分析与性能测试

由于CFCs和HCFCs等人工合成制冷剂对环境产生不利影响,CO2作为自然工质得到了日益重视.CO2的临界温度为31℃,一般采用跨临界循环方式,但其循环性能低于合成工质.对跨临界CO2热泵系统性能进行的热力学分析和实验测试表明:当气体冷却器出口温度一定时,跨临界CO2热泵循环存在一个最优运行压力;在相同工况下,随着蒸发温度的升高,系统的性能系数逐渐增大:气体冷却器出口温度越低,整个系统运行的效率越高.因此,在跨临界CO2热泵系统设计和运行过程中,应综合考虑蒸发温度、气体冷却器出口温度以及运行压力的影响,使系统性能最优.     

超临界补气增焓高温CO2热泵热风机实验研究

针对工业上循环加热工况下,CO₂热泵气体冷却器出口温度过高、能效显著降低的问题,文章提出了带有超临界补气的高温CO₂热泵循环,并对系统进行了实验研究。主要分析了主路膨胀阀开度、压缩机频率、气体冷却器的风机频率对出风温度、性能系数COP等参数的影响。实验结果表明:出风温度随着主路膨胀阀开度的增大呈现降低趋势而COP呈升高趋势;降低气体冷却器的风机频率对出风温度的提升效果最为明显,风机频率每调低1%,出风温度最大提升5.07%。以得到最高出风温度为目标的实验数据表明,该系统在气体冷却器出口温度为75℃以上时,出风温度可达130℃以上,对应COP为1.40~1.50。     

太阳能热虹吸自喷射制冷系统喷射系数的计算

本文根据气体动力学方法和定压混合理论,以Visual Basic为工作平台编制了太阳能热虹吸自喷射制冷系统的喷射器喷射系数的计算程序。计算出了以水为制冷工质的各种工况下喷射器的喷射系数。根据计算结果分析得出：喷射系数随发生温度升高而增大,发生温度每升高1℃,喷射系数增加0．007;随蒸发温升高而增大,蒸发温度每升高1℃,喷射系数增加0．031;随冷凝温度的升高而减小,冷凝温度每升高1℃,喷射系数减少0．033。这为提高制冷系统喷射系数提供了有效的途径。     

间接膨胀式太阳能高温热泵系统运行性能实验研究

为研究间接膨胀式太阳能高温热泵系统实际应用的可行性和有效性,搭建实验平台,在天津地区气象条件下对高温热泵全天动态运行特性开展实验研究,分析太阳辐射强度、水箱储热性能、冷凝温度及膨胀阀开度对系统运行性能影响。结果表明:平均太阳辐射强度由396 W/m2增加到563 W/m2,高温热泵性能系数COP由3.62增至3.93;因水箱储热功能,间接膨胀式系统在太阳辐射强度剧烈波动时能够保持高温热泵相对稳定的蒸发温度;当蒸发温度固定时高温热泵COP随冷凝温度升高而降低,冷凝温度由70 ℃增至80 ℃,COP由4.32降至2.76;膨胀阀开度由150步增至250步,高温热泵全天平均COP由3.14升至5.12,排气压力降低46%。     

蒸气喷射准双级压缩制冷系统的实验研究

实验探究了蒸气喷射准双级制冷系统中,气体喷射器进出口参数对喷射器喷射系数、COP和制冷量的影响,并与单级蒸气压缩制冷系统进行对比。实验数据显示:随着混合流体出口压力的增加,喷射系数和系统制冷量逐渐减小,而COP则先增加后减小;喷射系数、COP和制冷量随着工作流体压力的增加均呈现先增加后降低的趋势;随着引射流体压力的增加,喷射系数和制冷量均增加,COP先增加后减小;当蒸发温度到-31.4℃时(t_k=35.0℃),单级蒸气压缩式制冷系统将不再产生冷量,而蒸气喷射准双级制冷系统可达到的最低蒸发温度为-36.5℃。     

太阳能双喷射式制冷系统性能计算分析

建立了双喷射式制冷系统的物理模型和数学模型，计算了太阳能双喷射式制冷系统中气体喷射器和气-液喷射器的性能参数、系统性能参数随制冷剂和工况的变化。结果表明，在给定的发生温度、蒸发温度、冷凝温度范围内，气体喷射器的喷射系数和系统COP均随发生温度和蒸发温度的升高而增大，随冷凝温度的增大而减小。气-液喷射器的喷射系数则随发生温度的升高而减小，除水外，均随冷凝温度的升高而减小。     

CO2跨临界制冷循环系统[火用]经济分析

为优化CO2跨临界制冷循环系统,以达到能效和经济之间的平衡,提出?经济分析方法,并建立数学模型,模拟分析系统的COP、?效率及系统各部件的损、?经济成本等随气体冷却器出口温度升高的变化趋势。结果表明,系统的COP和?效率呈现下降趋势;各部件损除蒸发器略有下降外,压缩机、气体冷却器、节流阀的?损均有不同程度的增大;系统单位产品?成本呈现下降趋势;减小节流阀产生的?损有利于提高系统的效率。     

CO_2跨临界制冷循环系统?经济分析

为优化CO_2跨临界制冷循环系统,以达到能效和经济之间的平衡,提出?经济分析方法,并建立数学模型,模拟分析系统的COP、?效率及系统各部件的损、?经济成本等随气体冷却器出口温度升高的变化趋势。结果表明,系统的COP和?效率呈现下降趋势;各部件损除蒸发器略有下降外,压缩机、气体冷却器、节流阀的?损均有不同程度的增大;系统单位产品?成本呈现下降趋势;减小节流阀产生的?损有利于提高系统的效率。     

变频滚动转子式压缩机变工况性能的实验研究

以R32变频滚动转子式制冷系统为研究对象,通过改变电子膨胀阀开度、压缩机运转频率、蒸发温度和吸排气压比,研究压缩机在不同工况尤其是不同吸气状态下的运行性能,结果表明:在过热段,压缩机容积效率基本不随过热度的变化而变化;在两相段,容积效率随吸气干度的减小呈线性下降趋势,且各工况斜率基本相同。蒸发温度基本不影响压缩机容积效率,而压比越高,容积效率越低;压缩机电效率在过热段和两相段分别随过热度和吸气干度的减小而线性减小,且两相段斜率大于过热段斜率。在相同蒸发温度下,压比越高,电效率越小;在相同压比下,蒸发温度越高,电效率越小;在各工况下,系统COP在过热段基本不变,在两相段随干度减小而减小。吸气干度0.90处的COP比吸气饱和点的COP平均降低了5.5%;容积效率随压缩机频率的提高而增大,电效率和系统COP随压缩机频率的提高而减小。     

三种CO2跨临界制冷循环热力分析

通过建立热力学模型,对三种不同的CO_2跨临界制冷循环进行研究,系统地分析了排气压力、气冷器出口温度、蒸发温度等参数对循环系统性能的影响。研究结果表明:三种循环的COP都随排气压力升高先增后减,随气冷器出口温度升高而减小,随蒸发温度升高而增大;通过单级压缩循环与两级压缩循环的COP对比,可以发现相同条件下,CO_2两级压缩循环的COP比单级压缩循环高;对两种两级压缩循环进行对比,可以发现带闪蒸器的制冷循环系统的COP高于带中冷器的制冷循环系统的COP。     

三级复叠式制冷系统低温级制冷剂的应用分析

为研究三级复叠制冷系统中低温循环制冷剂替代的可行性方案,采用R1150/R170/R717、R50/R170/R717和R14/R170/R717三种工质组合,对三级复叠式制冷系统的高低温循环压缩机的排气温度、压缩机输入功率、COP、热力学完善度、系统的■效率、■损失以及系统中各个部件■损失所占比例随蒸发温度的变化进行热力学分析。研究结果表明:不同蒸发温度下均存在最佳中间循环冷凝温度,使COP值最大。蒸发温度由-100.0℃升高到-80.0℃时,R1150/R170/R717的■损失最小,COP、热力学完善度和■效率最大。R1150/R170/R717的COP由0.60增大到0.82。R1150/R170/R717的COP比R14/R170/R717的COP高3.47%～4.49%。主要的■损失部件是冷凝器,冷凝器的■损失所占比例随蒸发温度的升高而升高。推荐在三级复叠式制冷系统中采用R1150/R170/R717制冷剂组合方案,研究结果为三级复叠式制冷系统工质组的选择提供理论依据。     

低温过热有机朗肯循环工质筛选及参数优化

以低温烟气余热驱动的内回热有机朗肯(organic Rankine cycles,ORC)系统为例,分析系统净输出功、透平膨胀比、热效率、热回收率、损失、效率以及比净功等热力性能评价指标随蒸发温度和过热度的变化规律,确定系统最佳工质及最优蒸发温度和过热度。提出用预热系数、潜热系数、过热系数与内回热系数解释系统热效率随工质临界温度变化的原因。研究结果表明:随蒸发温度升高,系统净输出功先增大后减小,热回收率和总损减小,透平膨胀比、热效率和效率增大。适当过热对于ORC系统十分重要,不仅能降低透平膨胀比,提高系统运行稳定性,还可减小系统总损,提高系统效率,增大工质比净功。经对比发现,丁烷为适合该文所选热源的最佳工质,在蒸发温度为100℃、过热度为5℃工况下能取得最佳热力性能。     

采用喷水降温螺杆压缩机的水蒸气热泵性能研究

为拓宽水蒸气热泵在余热回收中的工作温区,降低水蒸气压缩机的排气温度,对采用喷水降温螺杆压缩机的水蒸气热泵系统及其主要部件建立热力学模型,研究了螺杆压缩机喷水温度,及最佳喷水温度下蒸发温度、冷凝温度对系统性能的影响。结果表明:喷水可以有效降低压缩机排气温度,喷水温度在73～87℃之间可保证压缩机运行在报警温度之下;压缩机耗功和冷凝器放热量随喷水温度的升高先增加后降低,在喷水温度为80℃时系统性能系数(EER)最佳;最佳喷水温度下,蒸发温度提高,蒸发器吸热量、压缩机耗功、冷凝器放热量及EER增大,压缩机压比降低;冷凝温度提高,压缩机耗功、压比增大,冷凝器放热量和EER降低。     

超临界二氧化碳扇贝阻尼密封动力稳定性研究

为研究超临界二氧化碳(Supercritical Carbon Dioxide,SCO2)扇贝阻尼密封在不同工况下动力稳定性,建立SCO2扇贝阻尼密封数值计算模型,分析进口压力、温度及转速对SCO2扇贝阻尼密封动力特性及泄漏特性的影响。结果表明：直接复合刚度随涡动频率增加由正变负;交叉复合刚度随进口温度、压力增加而减小,随转速增加而增大;SCO2扇贝阻尼密封的有效阻尼随进口温度、转速增加而减小,随进口压力增加而增大,进口压力为8.1 MPa时有效阻尼约为7.7 MPa时的1.7~2.9倍;扇贝阻尼密封直接复合刚度、有效阻尼整体上大于迷宫密封,稳定性高于迷宫密封,但泄漏量略高于迷宫密封。     

工况对两相流引射器制冷循环系统性能的影响

引射器结构简单、无运动部件,在制冷系统中代替膨胀阀可提高系统的COP。以R134a为工质,实验研究了不同工况条件下两相流引射器制冷循环系统性能,分析了蒸发温度、冷凝温度对引射比、压力提升比、制冷量和系统COP的影响。研究发现:当冷凝温度为40℃时,随着蒸发温度的提高,引射比和压力提升比均下降,制冷量和系统COP均提高;当蒸发温度为-10℃时,随着冷凝温度的增加,引射比和压力提升比均增大,制冷量和系统COP均下降。