新型低GWP制冷剂在-100~200℃的应用研究进展

制冷剂是蒸气压缩循环中必不可少的工作流体,氢氟烷烃类化合物是目前制冷、空调和热泵设备中的主要制冷剂,但该类制冷剂会引起全球变暖等问题,因此亟需开发应用性能相似、环境性能友好的新型制冷剂。介绍了不同制冷剂在-100~200℃蒸气压缩循环应用场景中的使用现状,并综述了具有前景的低GWP制冷剂替代方案研究进展;在此基础上,对HFO-1234yf、HFO-1234ze(E)、HFO-1234ze(Z)、HCFO-1233zd(E)、HFO-1336mzz(Z) 5种低GWP制冷剂在实际应用系统中的最新研究及关键问题进行总结。

基于SVM算法的汽车空调设备制冷剂泄漏故障预测方法

信息技术的发展为人们的日常生产、生活提供了极为便利的条件,也为各行各业的技术体系升级和转型奠定了良好基础,本文则是以提升汽车空调设备制冷剂泄漏检测质量和时效性为目的,围绕着SVM算法进行分析,明确了目前数据挖掘在制冷剂泄漏故障诊断领域的研究现状,综合SVM算法的具体原理和应用细节,从数据预处理、故障预测模型设计以及预测实验的角度进行分析。结果表明,SVM算法对于汽车空调设备制冷剂泄漏故障预测有着较强的时效性,故障检测的时间更短,预测效果更强,有助于提升空调设备系统的运维安全性和有效性。

空调器冷凝器结构参数对其制冷剂积存量及系统性能的影响

在保持R290空调器系统性能的前提下,为降低冷凝器中制冷剂积存量,建立冷凝器性能综合评价模型,对冷凝器不同支路数流程的结构参数进行优化研究。结果表明:管径减小使得制冷剂积存量下降、COP下降;管间距和翅片厚度增大以及翅片间距减小均使得制冷剂积存量下降、COP升高;对冷凝器的制冷剂积存量和系统COP进行多目标优化,得到最优设计结构参数为四支路流程,管径5.74 mm,管间距19.67mm,翅片间距1.43mm,翅片厚度0.092mm。本研究可为R290房间空调器减少制冷剂充注量提供参考。

采用非共沸制冷剂的双喷气增焓两级压缩热泵循环研究

提出一种采用非共沸制冷剂的双喷气增焓两级压缩热泵循环(DVIC),该循环在普通喷气增焓循环(VIC)的基础上采用分液冷凝技术,并增加一组闪蒸器,减少系统不可逆损失,改善热力性能。采用R290/R1336mzz(Z)非共沸制冷剂,对DVIC进行研究,并与VIC进行比较。结果表明:在设定工况下,DVIC比VIC拥有更优的循环性能,系统COP和(火用)效率分别提高5.82%和8.41%,压缩机功耗降低6.39%;在较低蒸发温度或较高冷凝温度的运行工况下,DVIC性能的改善效果更加明显。

履约基加利修正案的家用空调制冷剂替代方案解析

家用空调领域的制冷剂替代已经成为全球制冷空调行业共同关注的问题。对基加利修正案具体条款进行解析,以R410A制冷剂的GWP作为基线,选取不同的等效因子,计算不同国家地区在不同年份时的法规限值;在不同国家法规限制下选用R410A、R32、R454B、R161、R290中3种可用制冷剂进行组合来表征不同使用情景,按照基加利修正案GWP限值对HFCs制冷剂替代进程进行预测分析,讨论制冷剂充注量减少对其影响。结果表明:为满足基加利修正案要求,欧洲地区2024年R290占比须超过30%,成为主流制冷剂,而美国可以通过减少R454B充注量来实现不使用R290的可能性,中国地区在使用R290或R161的情况下即可满足GWP限值,没有二者同时应用的必要性。

制冷剂复合强化流动沸腾传热研究进展

单一的传热强化技术对于传热性能和传热效率的提升有限,大力发展复合强化传热技术对提高资源利用率、节能减排具有重要意义。制冷剂作为一种应用广泛的热力学介质,其物理性质很大程度上会影响制冷系统的能量传输效果。基于制冷系统小型化、轻量化及节能高效换热的发展趋势,制冷剂复合强化传热可以有效改善系统的制冷能效,近年来受到专家学者的广泛关注。综述了制冷剂复合强化流动沸腾传热的最新研究进展,分别从纳米颗粒、泡沫金属、外场(超声/磁场/电场)以及绿色混合制冷剂4个角度进行系统的讨论和总结,指出制冷剂复合强化技术应用的前景和存在的问题,展望了多场协同作用下的纳米颗粒-泡沫金属-制冷剂复合强化传热是今后的重点发展方向,可为建立新型的多元制冷剂复合强化体系提供一定的思路和参考。

有限空间内制冷剂掠遇障碍物的扩散分布特性和燃爆区域研究

制冷剂泄漏至有限空间内掠遇障碍物后会出现不同的扩散和分布特性,分析制冷剂物性对于制冷剂掠遇障碍物后扩散过程和分布的影响,对可燃制冷剂泄漏所形成燃爆区域的预测具有重大意义。选择R717、R290、R32和R1234yf为泄漏制冷剂,探究制冷剂泄漏至有限空间后掠遇较高和较低两种类型障碍物的扩散和分布特性,详细分析工质物性参数对制冷剂扩散过程及燃爆区域的影响。结果发现:制冷剂泄漏后掠遇较高的障碍物会产生不同程度的刚性膨胀,密度小的制冷剂迅速朝着与泄漏方向相反的方向运动,并在空间顶部聚集,密度大的制冷剂沿着障碍物表面向地面运动。随着测点高度降低,R717的质量分数从2.04%降至0.024%,R1234yf的质量分数从0.192%增至1.64%。泄漏孔下方R290和R744的质量分数分别为0.92%和1.27%,制冷剂密度接近时,黏度大的制冷剂质量分数更高。形成的可燃区域主要存在于较高障碍物的上方,随着泄漏量增大,燃爆区域在y-z截面上逐渐向地面延伸;制冷剂泄漏后掠遇较低障碍物主要在泄漏孔下方堆积,并沿着较低障碍物的表面逐渐向空间其他低质量分数区域扩散。密度较小的制冷剂分布较为均匀,随着制冷剂密度增大,制冷剂在泄漏孔下方堆积显著。竖直方向上,随着测点高度降低,R1234yf和R717的质量分数分别从0.066%和1%增至2.12%和1.14%。燃爆区域主要存在于泄漏孔下方障碍物与墙体围成的角落,随着制冷剂泄漏量增大,燃爆区域沿着较低障碍物的表面向地面延伸。

新PFASs限制法案提案下汽车空调替代制冷剂的对比与展望

随着基加利修正案在中国的通过实施,在我国汽车空调领域逐渐减少或淘汰R134a制冷剂已变成不可回避的事实,而目前国际上最主要的汽车空调替代制冷剂为R1234yf、CO_(2)和R290,目前我国在3种替代制冷剂的选用方面还没有明确方向。德国等5国也在近日提出了对PFASs的限制法案建议,R1234yf也被纳入了受限名单,使用前景不容乐观。在此背景下,从环保性、安全性、经济性以及系统性能等方面对R1234yf、CO_(2)和R290进行对比,总结了相关的研究成果和结论,并对最新的PFAS物质限制法案提案中涉及汽车空调的内容进行整理和分析,为我国汽车空调领域替代制冷剂的研究提供方向,并以此为基础对未来汽车空调替代制冷剂的选择进行展望。

三元混合制冷剂R290+R600a+N2汽液相平衡实验研究

在氢气液化工艺中,预冷循环是重要的一环,其中混合制冷剂(mixed refrigerant,MR)预冷循环是单位能耗比较低的,故对MR性能的优化显得尤为重要.为此利用液相单相循环法搭建汽液相平衡(Vapor-liquid equilibrium,VLE)实验系统,研究了R290+R600a+N_(2)三元体系的VLE性质,在273.15 K~323.15 K的温度范围内,对三元混合工质R290+R600a+N_(2)进行实验研究,并获得18组实验数据.同时使用Peng-Pobinson-Stryjek-Vera (PRSV)状态方程结合van der Waals(vd W)混合法则对R290+R600a、R290+N_(2)、R600a+N_(2)三组二元体系的VLE文献数据进行了拟合计算,得到二元交互作用系数,拟合结果与文献数据吻合良好.以此为基础,推算该三元体系的VLE性质.最后将实验数据与计算结果对比表明,体系压力平均相对偏差AARDp为0.85%,系统组分R290、R600a和N_(2)的气相平均绝对偏差AADy_(1)、AADy_(2)和AADy_(3)分别为0.0064、0.0027和0.0063,证明实验结果数据合理可靠,可以满足工程上的应用.

最大化广义瑞利熵在列车空调制冷剂充注量诊断中应用

[目的]利用机器学习方法对列车空调制冷剂充注量的诊断中,经常出现许多特征,如何选择特征成为诊断中两难的抉择。特征选择过多,算法资源开销巨大;特征选择过少,则不能很好地学习故障信息,导致诊断模型的效果不好。目前,在特征选择中,有一个比较常用的方法,即PCA(主成分分析),还有一个引用次数比较少的为最大化瑞利熵,2个皆存在特征过多导致的算法资源开销过大问题。为减少资源开销及比较二者优劣,特开展本研究。[方法]选用比较经典的支持向量机和均值聚类模型作比较,同时利用小样本历史数据构造降维算法而不是利用全体样本构造最大化瑞利熵的降维算法,同样是为了减少资源开销,属于对算法的改进。比较基于小样本历史数据的最大化广义瑞利熵降维和常用的PCA降维方式在均值聚类和支持向量机模型的f1得分、准确率和时间开销上的优劣。[结果及结论]结果表明,最大化广义瑞利熵的支持向量机的故障诊断和探测时间资源开销只有原始数据训练支持向量机模型的3%,无论是均值聚类还是支持向量机在使用最大化瑞利熵的投影后的数据,测试数据准确率比其他模型更接近100%。

制冷剂废水的流化床深度除氟中试试验研究

针对中国华北地区某氟化工企业制冷剂废水中氟离子超标现象,在实验室小试的基础上开展制冷剂废水的流化床深度除氟中试试验,确定流化床除氟工艺的最佳工况,并与传统除氟剂的药剂成本进行技术经济对比。结果表明:当氯化钙与氟化物(以氟离子计)物质的量比为3∶1、投加聚合氯化铝质量浓度为550 mg/L、酸碱度pH约为6.7、搅拌时间为43 min时工况最佳,氟化物质量浓度由9 mg/L左右减至1 mg/L左右,去除率约为89%;相对于传统除氟剂,流化床除氟工艺能实现制冷剂废水中氟化物的深度去除,是一种新型、低成本的深度除氟工艺。

板壳式热交换器内制冷剂R410A蒸发传热性能研究

通过实验研究了板壳式热交换器内制冷剂R410A的蒸发传热特性,分析了饱和温度、质量流率和平均干度对蒸发传热系数及两相摩擦压降的影响。将实验数据与现有的蒸发传热预测模型进行比较,拟合得到了板壳式热交换器内R410A蒸发传热努塞尔数和摩擦因数的关联式。研究结果表明,R410A的蒸发传热系数随平均干度的增大先增大后减小,随质量流率的增大而增大,随饱和温度的升高而减小。两相摩擦压降随平均干度、质量流率的增大而增大,随饱和温度的升高而减小。R410A努塞尔数、摩擦因数的关联式计算值与实验值的平均误差绝对值分别为3.78%、4.08%。

六类十六种制冷剂在制冷循环中的循环特性分析

研究了制冷剂在标准式制冷循环中的循环特性,具体理论分析了无机化合物类、HCs、CFC、HFCs、HCFC、HFOs六类等十六种制冷剂(R600a、R245fa、R1234yf等)单一冷凝温度变化时对系统的单位制冷量、COP、压比和压缩排气温度的影响规律。结果表明,在蒸发温度-10℃、冷凝温度30℃~50℃的工况下,HCs类制冷剂、HFOs类制冷剂和HFCs类中的R245fa制冷剂在制冷循环中具有良好的循环性能,为将来选择合适的制冷剂有重要的研究价值。

基于H5标准的氟制冷剂充装管理系统设计与实现

化工工业高速增长导致各种化工产品充装设备层出不穷,由于化工行业的易燃、易爆、易腐、有毒、有害等特殊性,有针对性地对特种设备进行管理显得尤为紧迫。氟制冷剂是一种含氟低毒的制冷工质,需存储在特殊高压罐装容器中,防止泄漏发生危险。本文以氟制冷剂充装管理系统为例介绍了特种设备管理系统的设计与实现过程,结合合作企业实例应用结果,表明该管理系统的引入能大大提高工作效率,节省企业人力资源成本,提高特种充装设备的各项参数记录的准确性和实时性,可以进行事后跟踪分析,为充装容器的连续高周转率使用提供决策依据。

超高温热泵的循环构型与混合制冷剂协同优化——面向工业用热的构想

工业超高温热泵正逐渐成为热泵发展的新方向。不同于现有民用为主的空气源热泵,在工业用热中,温升、温跨的工况复杂、差异巨大,要提升能效,须采用新的视角和方法。针对此,本文提出循环构型与混合制冷剂协同优化的思路。首先,基于梯级耦合加热热泵循环,量化循环构型;分析混合制冷剂的泡露点温差效应在大温差工况下的重要影响。其后,通过案例分析验证经循环构型与混合制冷剂协同优化的最高COP_(h)比传统以混合制冷剂匹配或循环构型筛选所得方案的COP_(h)分别提高22.0%和5.8%。

双元碳氢混合制冷剂在饮料柜制冷系统中的应用研究

基加利修正案促使我国推进HFCs类制冷剂的削减和节能政策,其中碳氢混合制冷剂是近年间新兴的解决方案。本文以饮料柜为应用对象,建立了物理数学模型,通过仿真模拟和实验测试的方式,研究了双元碳氢混合制冷剂在饮料柜制冷系统中的可能性。结果表明,相比R290制冷剂,R600a/R290混合制冷剂性能更优,排气压力下降了24%,吸气压力下降了42%,耗电量下降了7.8%,噪音下降了5.6dB(A),可以作为新一代的饮料柜用制冷剂。

基于制冷剂泄出的双温热泵特性研究

为满足生产生活中双温供暖供热的需求,提出了一种基于制冷剂泄出的双温热泵系统。建立基于制冷剂泄出的涡旋压缩机数理模型和系统模型并进行数值模拟验证,计算分析系统在不同泄出口位置、泄出口大小、蒸发温度、高温冷凝温度、中温冷凝温度下系统各项性能参数的变化趋势,并与传统双温热泵系统进行对比分析。结果表明,压缩机中间泄出口打开越早压缩机耗功越少、泄出口越大系统节能效果越明显,较传统双温热泵系统制热性能系数在不同工况下都有显著提高,最高可提升16%。所提模型为制冷剂泄出式双温热泵、补气增焓热泵系统的理论分析提供了更有效方法,为涡旋压缩机性能优化和双温热泵系统的研究、设计及系统性能的提升提供了理论参考。

可燃制冷剂在轨道交通车辆空调中的应用

[目的]为分析轨道交通车辆空调中的可燃制冷剂允许充注量,需研究可燃性环保制冷剂在轨道交通车辆空调中安全应用的可行性及方案。[方法]分析空调的安装场所及访问类别,结合不同可燃制冷剂热物性,计算当前轨道交通车辆空调中制冷剂的允许充注量。进一步通过空调间接换热系统的设计,提高轨道交通车辆空调中可燃制冷剂充注量限值,并就不同制冷剂的空调性能进行对比分析。[结果及结论]不同燃烧等级的制冷剂在轨道交通车辆空调中的允许充注量不尽相同,基于制冷剂燃烧下限的限制,可燃制冷剂在轨道交通车辆空调中难以直接使用,而通过间接换热设计可以有效提高可燃制冷剂在空调中的允许充注量,解决制冷剂燃烧性带来的安全风险问题,实现环保制冷剂在轨道交通车辆空调上的应用。

动车组空调机组制冷剂存量监测模型研究

研究动车组空调机组制冷剂R407C的存量监测和泄露量问题。基于Peng-Robinson状态方程等理论方程,研究基于容积、温度、压力计算制冷剂存量的可行性;结合物性数据库,建立基于干度、温度、压力、容积的制冷剂存量监测模型。通过实验验证,模型可以有效监测系统内制冷剂存量,具有较高可靠度。

R1233zd(E)制冷剂CPA状态方程

R1233zd(E)属于氢氟烯烃类(HFOs)物质,是一种新型替代制冷工质。为更加精确地描述其热力学性质,以CPA状态方程为基础,利用文献公开报道的R1233zd(E)的饱和液相密度、饱和气体密度及饱和蒸气压测量数据,拟合获取到CPA状态方程的5个参数。基于MATLAB,实现了利用CPA状态方程计算工质的热力学性质。研究结果表明:CPA状态方程在求解饱和气相密度时,精度与SRK方程相比有所降低;计算饱和液体密度和单相液体密度时的精度显著提升。