重力再循环蒸发器流路优化与性能研究

重力供液再循环蒸发器受到工作原理的限制,其流路结构不能借鉴直接膨胀供液系统蒸发器的流路结构。本文首先阐明了重力再循环制冷系统蒸发器流路的优化原则,设计了两种蒸发器流路结构,其中第一种为重力供液系统常用的流路结构,第二种为经过优化的流路结构,在此基础上搭建了重力再循环蒸发器实验台,通过实验对优化前后的蒸发器进行性能对比与分析。研究表明,在保温体温度一定的情况下,经过优化的蒸发器因其每个支路接触空气的平均温度相同,从而能保证并联四个支路制冷剂侧有相同的循环倍率和相同的平均传热温差,经过优化的蒸发器具有更好的性质,尤其在-25℃和-20℃工况下,第二种(改进型)蒸发器比第一种(传统型)蒸发器有更高的单位面积传热量,制冷量分别增大60.3%和44.1%,性能系数分别提高16%和13.8%。

气相分离式分流器对冷风机性能影响的实验研究

将两种不同型式的气相分离式分流器分别安装在冷风机上,在0℃、-4℃、-8℃、-12℃、-16℃、-20℃六种不同工况下,依据制冷用空气冷却器国家标准,采用空气侧热平衡法对冷风机性能进行测试。结果表明:安装冲击式气相分离式分流器和反击式气相分离式分流器能有效提高冷风机的传热系数,与安装文丘里式分流器的冷风机相比,传热系数提高5%~10%。总体来看,冲击式气相分离式分流器对于改善冷风机传热系能的效果更佳。安装冲击式气相分离式分流器和反击式气相分离式分流器的压降明显降低,文丘里式分离器的压降最高。实验结果为改善冷风机传热性能提供了有效解决方案。

R41/R404A复叠式制冷系统的理论分析

对R41/R404A复叠式制冷循环进行理论研究,分别对高低温压缩机的排气温度、压缩机的功耗、系统性能系数COP、系统的效率η、损失X以及系统中各个部件的损失所占的比例随蒸发温度T_e的变化规律进行分析。研究结果表明:R41/R404A复叠制冷系统存在一个最高COP对应的最佳低温循环冷凝温度T_4opt,且T_4opt随着蒸发温度的升高而升高;高低温循环的压缩机排气温度随着蒸发温度T_e的降低而升高,低温级压缩机排气温度升高的幅度远大于高温级压缩机排气温度;压缩机的输入功率随蒸发温度的升高而降低;COP随着蒸发温度的升高而升高,蒸发温度从-60℃升高到-30℃时,COP从1.04增加到1.83;系统损失随着蒸发温度的升高而降低,从蒸发温度-60℃到-30℃,系统损失从5.4k W降到3k W。系统的最佳效率随着蒸发温度的升高,呈现先增加后减小的趋势,在蒸发温度为-36℃时,最佳效率最大值为44.4%;损失主要部件是冷凝蒸发器、高温级的节流机构和高温级压缩机,三个部件的损失之和最大为60.4%,最低为57.6%。蒸发器和冷凝器的不可逆损失最小,其比例不到10%。

改进型分液器对冷风机性能影响的实验研究

按照节流-再混合-流型整定-再分配的原则,对制冷系统中现有的分液器进行了分类;根据两相流的流型理论对孔板型分液器进行改进,分别在校准箱温度为0℃、-4℃、-8℃、-12℃、-16℃、-20℃六种工况下,在冷风机性能试验台同时用空气侧热平衡法和制冷剂侧焓差法测试其对冷风机性能的影响。结果表明:在安装两种分液器时,冷风机冷量都随着校准箱温度的降低而降低;在相同的校准箱温度下,冷风机在安装改进分液器时,其冷量和传热系数都大于安装旧分液器时的冷量,但前者冷量降低的速度大于后者,校准箱温度从0℃到-20℃,其冷量分别从7.17k W和6.02k W降到5.39k W和5.10k W。

空气制水装置的性能研究

空气制水装置能够解决饮用水短缺问题,满足人们对健康饮用水的需求。国内关于空气制水装置的研究处于起步阶段,制水装置存在能耗高、出水量小等问题。针对这些问题,对提高出水量方法进行了研究,搭建了变风量空气制水装置实验台,介绍了实验过程和实验原理。通过对实验研究和模拟计算结果的分析讨论,论述了影响空气制水装置性能的主要因素之间的关系,建立了预测空气制水装置实际出水量的理论模型。它可以作为空气制水装置设计和性能优化的依据。