涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析

随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效率对机组性能有直接影响。为了设计出能够配合膨胀机高效工作的离心压缩机,需要对传统的设计方法进行一些修正。本文将质量、动量、能量守恒与射流尾迹区理论相结合,并将传统的离心压缩机相关参数推广到较低压力的范围中,提出了一种与现有的涡轮膨胀机相匹配的离心压缩机几何参数的设计方法。使用该方法为现有的膨胀机设计了对应的离心压缩机,并利用其他学者分析过的离心压缩机模型对该方法进行验证,利用计算流体力学方法(CFD)对压缩膨胀机变工况下的工作性能及对膨胀功的利用率进行模拟分析。按本方法设计的离心压缩机在设计工况下能够以高于92%的效率利用膨胀机的输出功。在变工况条件下能够以高于88%的效率利用膨胀机的输出功,并且在设计质量流量附近能够顺利运行。

换气热回收用泵驱动热管系统工作特性模拟

为满足能量回收装置新风负荷变化和节能要求,建立了泵驱动回路热管系统数学模型,在冬季制热工况下,研究了以R32为工质的气泵驱动回路热管模式(booster-driven loop heat pipe,BLHP)、制冷剂泵驱动回路热管模式(refrigerant pump-driven loop heat pipe,PLHP)及气泵-制冷剂泵复合驱动回路热管模式(booster refrigerant pump composite-driven loop heat pipe,CLHP)的质量流量、制热量、能效比(energy efficiency ratio,EER)和温度效率随室内外温差的变化关系,并与R22作为循环工质运行特性进行了对比分析,最后给出了R32系统在不同运行模式之间的切换条件.结果表明,BLHP模式下R32和R22的质量流量相近,PLHP模式下R22的质量流量比R32系统高125%,BLHP模式下R32的制热量和温度效率高于R22,室内外温差小于27℃,BLHP模式下R32的制热EER高于R22,PLHP模式下R32的制热量、温度效率和制热EER均略高于R22;R32系统中,CLHP模式的换热量和温度效率均优于BLHP和PLHP模式,CLHP模式的EER相较于PLHP模式有所降低,但和BLHP模式的EER相近.室内外温差为35℃时,CLHP模式的制热量比BLHP模式和PLHP模式分别高163%、144%,从温度效率和系统性能方面考虑,冬季制热工况下,温差小于8.5℃时,采用BLHP模式较适宜,温差大于8.5℃时,采用CLHP模式较适宜.

制冷空调用换热器研究进展

为实现制冷空调行业的节能减排目标,研究具有轻量化、小型化和高效化的制冷空调用换热器至关重要。本文主要介绍强化换热技术在制冷空调用换热器中的应用,包括风冷式换热器、水冷式换热器和蒸发式冷凝器,以及适应低制冷剂充注量、低GWP工质的紧凑型高效换热器的研发进展,为换热器的优化设计提供借鉴。

蒸发器冷冻除湿特性模拟分析与优化研究

为了冷冻除湿系统更加高效运行,本文对冷冻除湿系统进行模拟计算,定量分析了除湿量与蒸发器进口风速、干球温度、相对湿度之间的关系。结果表明:在一定的进风温度和湿度情况下,随着风速的增大,除湿量先增大后减小;在进口空气的含湿量和风速一定时,随着进口空气干球温度的升高,系统的除湿量逐渐降低;进口空气干球温度在21~36℃,相对湿度在40%~85%之间变化时,进口空气湿球温度与最佳COP下对应的蒸发温度差值约为10℃;最佳制冷工况下的蒸发温度与最大除湿工况下的蒸发温度差值存在线性关系;模型值与实验值相比,误差在±10%以内。

带毛细管的变频压缩机空气源热泵实验研究

针对家用"煤改电"空气源热泵,提出采用毛细管作为节流元件替代热力膨胀阀或电子膨胀阀,搭建了热泵系统实验装置。研究压缩机不同频率下,不同的毛细管长度对压缩机吸气压力、排气温度和机组制热量等制热性能的影响。实验结果表明,毛细管替代热力膨胀阀或电子膨胀阀后,系统能够长时间稳定运行;毛细管长度为500mm、压缩机频率为35Hz时系统制热性能最优,制热量、制热COP获得最大值,而其吸气压力和排气温度适中。

空气制冷技术原理及发展现状

介绍了空气制冷循环原理与工作特性,分析了空气制冷循环系统的研究进展及应用领域,对采用回热、多级压缩中间冷却、湿压缩、热回收等性能提升方法及关键参数影响规律进行了分析。最后,对空气制冷机未来的发展进行了评价。

压缩机变频毛细管空气源热泵的实验研究

针对目前我国北方"煤改电"工程中广泛应用的空气源热泵,提出以毛细管作为节流元件,采用变频压缩机的空气源热泵系统。搭建实验装置,实验研究在不同的毛细管长度下,压缩机吸气压力、排气温度及机组制热性能随工况和压缩机频率的变化规律,为优化设计空气源热泵提供参考。

带喷水的空气制冷循环热力性能分析

通过建立带喷水的空气制冷理想循环模型,分析压比、喷水量对系统热力性能的影响,并与普通空气制冷循环进行对比。结果表明,带喷水的空气制冷循环在提高系统制冷量的同时,不会导致送风温度大幅度降低,更适合空调工况;与普通空气制冷循环相比,系统循环压比大于2时,喷水后系统的制冷COP约是前者的2倍,带喷水的空气制冷循环更具有优势。

压缩机变频调节的小型空气源热泵制热性能实验研究

为研究压缩机变频对热泵制热性能的影响,搭建了额定4HP变频压缩机热泵系统实验装置,实验研究压缩机在不同频率下,热泵的排气温度、吸气压力、制热量、压缩机耗功率和制热COP的变化,为空气源热泵的进一步节能运行提供理论依据。

双回路热泵换气热回收系统实验研究

设计一种具有2个独立吸排气口的新型双缸旋转压缩机,并搭建双回路排风热回收实验系统;研究采用新型压缩机的双回路热泵热回收系统在冬季和夏季测试工况的运行性能。研究结果表明:在冬季工况下,当室外温度从15℃降至−15℃时,系统工质循环流量和功耗分别降低54.24%和12.45%。在夏季工况下,当室外温度从30℃升至40℃时,系统工质循环流量和功耗分别增大12.02%和1.56%;随室内外温差增大,夏季工况下系统的制冷量逐渐增大,冬季工况下系统的制热量先增大后减小。系统性能系数的变化趋势与制热/制冷量的变化趋势相近。在冬季工况下,当室外温度为0℃时,系统性能系数可达峰值8.77;在夏季工况下,当室外温度为40℃时,系统性能系数可达5.22。

环太湖地区河道和湖泊沿岸带水生植物多样性现状调查

环太湖地区经济发达,人口密集,近年来面临严重的富营养化、生境退化和外来水生物种入侵等环境问题.为明确环太湖地区河道和湖泊沿岸带水生植物多样性现状,于2018年开展本地和外来水生植物多样性调查.结果表明:(1)在环太湖地区共计进行65个群落样方调查分析,记录到38种水生植物,分属22科29属;(2)环太湖地区31个河道样方中入侵沉水植物水盾草重要值最高,其次为另一种入侵漂浮植物凤眼蓝,在34个湖泊沿岸带样方中凤眼蓝重要值最高;(3)环太湖地区河道和湖泊沿岸带样方生物多样性分别随着水盾草和凤眼蓝盖度的增加而降低,表明外来入侵植物影响水生植物生物多样性.环太湖地区湖泊需加强防范凤眼蓝漂浮生长分布范围扩大和水盾草沿河道入侵太湖湖区.这一地区同时面对水生植物覆盖面积减少和外来植物入侵问题,建议进行全太湖流域水生植物分布区域和生物多样性摸底普查,加强对外来入侵植物传播的监控,建立水生植物自然保护区.

基于自然对流换热末端热泵系统的实验研究

设计了一种基于自然对流换热末端的热泵的循环系统并搭建了该系统的实验装置,利用环境间对该系统的启动过程特性、制热性能、丝管式末端表面温度分布以及室内垂直温度梯度进行了测试。结果表明,该热泵系统启动迅速,丝管式末端的表面温度分布较为均匀,室内空气垂直温差仅为2.1℃,且随着室外温度的升高,该系统的制热量、功耗以及COP均逐渐升高,在室外温度为-20℃~5℃的范围内,其COP最高可达4.34。

双蒸发温度温湿度独立控制空调系统运行性能分析

建立了双蒸发温度温湿度独立控制空调系统仿真模型,研究系统性能随进口相对湿度、风速和压缩机高低压缸容积比变化规律。模拟结果表明,除湿量和制冷量等受进口空气相对湿度和风速影响较大,存在最佳风速2.2 m/s。在压缩机高低压缸容积比为0.5~1.2时,制冷COP存在最大值。双蒸发温度系统与单蒸发温度系统相比,系统制冷COP可提升3~4.2%。

应用于数据中心冷却的空气制冷循环系统性能分析

本文提出一种适用于数据中心冷却的空气制冷循环系统,采用数值模拟的方法研究了压比π、环境温度(室外环境温度T_(k)、室内制冷温度T_(0))、转动部件效率(压气机效率η_(c)、膨胀机效率η_(t))对循环性能的影响规律及系统优化途径,并分析了由空气制冷与自然冷却组成的复合系统在典型气候区城市的适用性。结果表明:实际空气制冷循环存在最佳压比,其值介于1.5~2.0之间;循环单位制冷量、制冷性能系数COP随T_(k)的降低或T_(0)的升高而增大;相比于压气机,膨胀机效率对系统性能的提升更为关键;在实际循环(η_(c)=η_(t)=0.8)的最佳压比工况下,增加回热可使制冷COP提升22%;复合系统在呼和浩特运行的AEER可达14.61,表明其在全年自然冷却时长较长的地区更具优势。

泵驱动回路热管式能量回收系统的模拟分析与研究

为有效回收空调系统排风携带的能量以降低新风负荷,对气泵驱动回路热管系统和液泵驱动回路热管系统应用于排风热回收进行模拟计算,定量分析了系统在夏、冬季不同室内外温差运行工况下的换热量、温度效率和COP。分析结果表明,在夏、冬季工况下,两种系统具有显著的能量回收效果,换热量随着室内外温差的增大而增大,在小温差工况下,气泵驱动回路热管性能优于液泵驱动回路热管,而在大温差工况下,液泵驱动回路热管则更具优势。

回收利用卫生间排气热的热泵热水器研究

热泵热水器作为一种高效节能的系统,目前已走进千家万户。回收室内排风能量可以有效改善热泵热水器的性能,提出采用热泵热水器将卫生间排风能量进行回收用于提供热水,将冷凝器的形式做改进设计,改传统的微通道式为变直径沉浸式盘管换热器,使水箱有更好的换热效果。并与其他系统进行了对比,结果显示,热泵热水器在环境温度为20℃-25℃时表现较优,在全年供暖期间平均COP增加了37%,与电热水器、燃气热水器比较也有明显的节能效果,全年电费减少大约662.58元。

数据中心热管背板空调热管充液率对系统能效的影响研究

近年来,热管背板空调在数据中心的应用需求已呈爆炸式增长,其对于降低数据中心局部热点、实现高热密度机柜冷却、降低数据中心能源利用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)具有十分重要的意义,是机房单位面积内高热密度部署的最佳选择。热管背板空调粗放式应用过程中,未对热管最佳充液率做明确约束。通过理论模拟计算及实验研究发现,热管背板系统制冷量随热管充液率呈先上升后下降的趋势,最佳充液率为70%左右,合理的充液率可使制冷量至少提升6.5%,同时还可减少20%以上的制冷剂投资成本,是数据中心节能减排的一大方向。