跨临界CO_2热泵性能试验及优化分析

为进一步研究跨临界CO_2热泵的系统性能,针对所设计CO_2热泵系统进行实验。实验结果表明:在风机频率一定时,系统热负荷、压缩机轴功率、系统出风温度均随压缩机频率的增大而增大。蒸发温度从-2℃升至4℃,COP增幅为26%,CO_2在气冷器出口温度降低10℃左右时,系统COP增幅大于30%。实验工况下跨临界CO_2热泵系统出风温度变化范围在50℃-100℃,在获得大于75℃出风温度时,热力学第二定律效率超过30%,CO_2气冷器出口温度、高压侧压力、蒸发温度的升高都会提高系统热力学第二定律效率。     

自然冷源在家用冰箱系统应用及性能分析

空气自然冷源已逐渐用于制冷系统中,引入自然冷源能提高冷凝器出口过冷度,或将自然冷源冷却载冷剂经节流直接引入蒸发器,可有效提高系统COP;基于国内冬春季温度≤5℃的自然冷源分布状况,设计了一种引入自然冷源用于家用冰箱的新型制冷系统,并建立热力学计算模型,分析了不同自然冷源工况时冷凝器过冷度在0、5、10、15℃下的系统COP、压缩机指示功率、系统耗电量及冷凝器热负荷,经计算,冬春季时与传统家用冰箱制冷系统相比,系统COP提高了12%,日均系统耗电量节约0.48kWh。     

R410a双级制冷循环性能研究

基于两级节流、中间完全冷却的R410a双级制冷循环,建立了热力学模型并进行了性能分析。结果表明,随着双级循环中间压力的升高,系统制冷量和耗功均降低,系统COP先升高后降低,系统存在最优中间压力,并且对应最优中间压力存在最优中间温度。与单级循环相比,双级循环的高压级压缩机排气温度低于单级循环的排气温度,约低35.47℃,双级循环系统COP提高了约7.41%。■分析表明,蒸发器■损失最大,约占总■损失的42.78%,其次,冷凝器■损失占32.50%;压缩机■损失最小,约为16.70%,其中,低压级压缩机■损失比高压级压缩机高约28.60%。由双级循环中膨胀机代替节流阀循环的分析得出,膨胀机循环性能COP比节流阀提高了约42.24%,■损失降低约23.74%,膨胀机循环无论在参数优化还是性能改善方面,均比节流阀循环具有一定优势。     

内部循环过冷对制冷空调系统性能的影响

为了探究不同内部循环过冷方法对制冷空调系统性能的影响,构建了四种内部循环系统的热力学模型,并采用不同制冷工质进行模拟计算,结果表明:采用冷凝器出口或过冷器出口进行分流的内部循环过冷方法对系统性能的影响效果相同,同时系统COP高于采用回热器或节流阀出口分流的方法;采用冷凝器出口或过冷器出口进行分流的内部循环过冷方法不会提高压缩机的排气温度,并且可以减小压缩机的增压比。因此,以冷凝器出口或过冷器出口进行分流的内部循环过冷方法可以成为提高制冷空调系统性能的理想手段。     

R32、R290滚动转子式压缩机的热力性能对比研究

建立了滚动转子式压缩机热力学稳态仿真模型,在相同理论容积输气量的条件下,分析了吸气过热度、蒸发温度、冷凝温度对以R22、R32和R290为制冷工质的滚动转子式压缩机热力性能的影响规律。对比研究表明:在相同工况下,R22的性能系数COP最大但与R32接近,R290的COP最小;若压缩机高低压比降低,COP增加明显;当仅增加吸气过热度时,R32、R22的COP变化很小,而R290的COP增加较为明显,并逐渐接近R32和R22;吸气过热度仅对排气温度有较大影响,而对质量流量、功率、制冷量、COP的影响很小,蒸发温度、冷凝温度对热力性能的影响更显著。     

中间补气的双级压缩热泵系统性能的实验研究

以滚动活塞压缩机为例,搭建了带中间补气的单机双级压缩热泵系统,对中间补气参数对系统制热性能的影响进行实验研究。实验结果表明:中间补气与不补气相比,制热量增加5～8%,制热COP提高3～7%。能降低排气温度8～14℃,压缩机效率提高5～12%,高压级容积效率提高4～9%。为今后压缩机设计和热泵系统运行提供了实验数据和经验参考。     

纯电动客车热泵型空调系统中压补气供热循环特性模拟研究

基于纯电动客车低温运行特性,以R407C为循环工质,对建立的中压补气增效型纯电动客车热泵空调系统进行模拟研究。运用C语言,对系统的压缩机排气温度、制热量、COP进行模拟计算,并把模拟结果与实验结果进行比较。结果表明:在-20℃的低温工况下,相对于不补气系统,中压补气系统的压缩机排气温度降低17. 7℃,制热量增加64%,系统COP提高51%。     

低压补气技术应用于客车空调最大运行制冷工况的实验研究

针对客车空调器在最大运行工况下排气温度过高、系统性能下降、压缩机因过热保护频繁停机等突出问题,提出采用带经济器的低压补气技术,并对系统循环过程进行理论分析与实验研究。结果表明:采用带经济器的低压补气技术可显著降低压缩机排气温度,使系统安全可靠运行,且在较高压缩机转速情况下,其优势更加明显。同时,通过补气比例的合理控制,系统制冷量和COP均有一定幅度地提高。如在室外温度50℃、压缩机转速3000r/min时,压缩机排气温度降低了21.7%,系统制冷量和COP分别提高了3.1%和9.4%。     

准二级压缩空气源热泵系统的变工况试验研究

介绍了准二级涡旋压缩机空气源热泵系统,对研制出的具有蒸汽喷射的涡旋压缩机空气源热泵系统样机进行了大范围变工况试验研究,获得机组在各工况下的输入功率、制热量、COP、排气温度的变化。通过变工况实验,综合考虑制热量、COP和机组工作稳定性,得出准二级压缩热泵系统最佳中间补气压力为1200kPa~1400kPa。研究结果可为准二级压缩系统设计与应用提供参考。     

低品位余热氨水吸收式制冷机理论与实验研究

利用工业企业300℃以下烟气余热实现工作区域供冷,解决企业生活区域供冷的同时实现节能减排。建立了余热式氨水吸收式制冷的热力学模型,在此基础上通过实验验证了不同操作条件下制冷系统运行的状态。针对实验样机得到余热烟气温度为280℃时系统存在最优的能源利用效率,冷却水进口温度升高5℃,制冷系数COP下降了0.047,实验样机COP不低于0.42,为优化利用低品位余热资源的制冷系统提供一定的理论基础。     

小型CO_2制冷系统中气冷器优化设计的效果研究

针对一套已有的小型CO2冷柜系统,对气冷器进行了优化设计,为了研究优化设计的效果,在相同工作条件下,对两套系统的运行参数进行了对比,讨论了优化设计前后,系统的运行功率、COP、压缩机的吸、排气压力及吸、排气温度。结果表明:优化设计后,系统COP增大到原来的1.44倍;运行功率降低了25W左右;压缩机排气压力降低了0.7MPa左右;压缩机吸气温度降低了5℃左右。对气冷器的优化设计,可以使其与系统更加匹配,制冷效果更好、更加节能;同时,也提高了系统的安全性。     

太阳能吸收-过冷压缩复合式制冷系统运行特性实验研究

太阳能吸收-过冷压缩式复合制冷系统是一种新型高效的制冷装置。目前相关研究主要涉及热力学模拟及热力经济设计准则,未在机组实际工作特性方面进行深入研究。因此本文主要通过实验研究复合装置运行特性。该系统能够有效利用60～70℃的低品太阳能,集热器的热效率达到0.69,吸收子系统的制冷量达到3.78 kW,COP约为0.52。与压缩子系统单独运行时相比,复合制冷装置制冷量约增加4.6 kW,COP提升了37.96%,可节约压缩机功耗1.16 kW。     

CO_2两相流引射循环制冷系统性能的数值模拟

对引射器内部简化热力学模型进行了改进,建立了CO2两相流制冷系统的数学模型。利用MATLAB语言编写程序对该系统性能进行了模拟计算,分析了工况参数及引射比对引射循环系统性能的影响。模拟结果表明:CO2两相流引射循环制冷系统在较低的引射比条件下,就可以实现稳定运行,系统COP对气冷器出口温度的变化比较敏感,同时存在最优高压侧压力使系统COP达到最大;对于不同工况条件,CO2两相流引射循环制冷系统的COP比同工况条件下的传统系统的COP,理论上分别提高了11%～18%。     

基于最小稳定过热度的制冷系统变负荷优化控制

通过对采用变频压缩机和电子膨胀阀的变容量制冷系统稳定性的机理分析与实验研究辨识得到了与制冷量相匹配的蒸发器最小稳定过热度,并通过对压缩机频率阶跃变化下制冷系统的特性分析对最小稳定过热度进行了验证。采用基于最小稳定过热度的压缩机频率和电子膨胀阀开度协调控制方法,在制冷系统变负荷工况下进行了试验。结果表明,该方法很好的适应了制冷系统变工况的控制要求,相比常规的定过热度控制,具有跟踪性能良好、动态控制精度高,并能有效的提高制冷系统的变负荷运行时的性能系数(COP)。     

使用多次制冷剂喷射实现(近)等温压缩

制冷剂压缩是蒸气压缩式制冷热泵装置中的主要耗能过程。与当前压缩机的理想压缩过程——等熵压缩相比,等温压缩过程的压缩功明显更小,是更为理想的压缩过程。研究(近)等温压缩的实现技术成为高效蒸气压缩设备的一个重要研究方向。基于此,本文首先全面分析了现有(近)等温压缩的实现方式,发现气态和两相制冷剂喷射是最具有潜力的(近)等温压缩技术路线。其次,建立并验证了多级喷射涡旋压缩机及系统模型。最后,研究基于该模型对使用多次制冷剂喷射实现(近)等温压缩的可能性进行了研究。结果表明:多级压缩的COP明显高于单级压缩,干度为0.7的三次两相喷射可提升COP 8%;多级制冷剂喷射是实现涡旋压缩机的(近)等温压缩的有效手段。     

变频电冰箱毛细管节流特性实验研究

针对变频压缩机的变工况运行特点,构建了一套变频电冰箱制冷循环实验系统,在压缩机的不同运转频率下,进行毛细管节流特性的实验研究。结果表明,输入电频率为90Hz时用单根毛细管节流,在毛细管出口处可以得到较低的工质干度和较高的制冷系统COP;输入电频率为110Hz时,双根毛细管并联节流效果最好。当输入电频率上升到100Hz以后,以双根毛细管并联代替单根毛细管节流,出口处工质干度降低13.9%,制冷系统COP提高10.3%。根据输入电频率的变化采用相应组合方式的毛细管进行节流,可以有效增加系统运行稳定性,提高制冷系统的性能系数。     

压缩机频率对双级压缩制冷系统的影响

为研究压缩机频率对双级压缩制冷系统性能的影响,通过实验,改变高温级压缩机频率来调节系统中间压力,分析一次节流中间不完全冷却双级压缩制冷系统性能的变化。研究表明,在冷凝温度30℃、蒸发温度-30～-40℃的工况下,固定低压级压缩机频率,当高压级压缩机频率一定时,系统COP随着蒸发温度的升高而升高;当蒸发温度一定时,高压级压缩机频率从45 Hz升高到75 Hz,系统中间压力小幅上升,压缩机功耗增加,制冷量增加,系统COP呈现先增大、后减小的变化趋势,故存在一个最优运行频率使系统运行达到最佳状态。     

双节流跨临界CO_2两相流引射制冷系统的实验研究

文中介绍在跨临界CO_2制冷系统中采用的双节流装置,第一膨胀阀用来控制高压侧压力,第二膨胀阀用两相流引射器代替,以回收系统膨胀功。对双节流装置引射制冷系统的性能进行了实验研究,分析了两段式喷嘴几何尺寸和工况变化对引射器性能和系统COP的影响。实验结果表明,在固定工况下,随着第一喷嘴扩张角的增加,引射比和压缩机耗功先增大后减小,而系统制冷量和系统COP呈相反的趋势;随着第一喉部当量直径的增加,引射比和系统COP都先增大后减小。在固定几何尺寸下,蒸发温度为-1℃和-3℃时,系统COP和引射比分别取得最大值;随着气冷器出口压力的升高,引射比逐渐增加,而系统COP逐渐减小。     

电动汽车空调涡旋压缩机低压补气特性模拟研究

为解决超低温工况下纯电动汽车普通热泵空调系统运行时,压缩机排气温度过高和制热性能衰减严重,甚至无法正常运行等问题,设计了一种低压混气型电动汽车热泵空调用涡旋式压缩机,在课题组前期研究的基础上建立低压混气型涡旋压缩机的数学模型,并用实验结果对模拟计算值进行验证。结果表明,模拟值与实验值最大误差小于5%,该模型能够较好地预测系统性能。     

基于除湿换热器技术的回热型除湿系统实验研究

基于除湿换热器技术的新型回热型全新风除湿系统(以下简称:回热型除湿系统)通过引入回热装置,一方面可以改善系统的除湿处理能力,在降低处理空气出口温度的同时,提高系统的全热制冷量;另一方面,大幅提高了系统的热力学COP,与不带回热装置的除湿系统相比,在同等工况条件下回热型除湿系统的热力学COP可以由0.5~0.6大幅提高至1.2左右。