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。

数据中心冷却系统研究及应用进展

为加速实现数据中心节能降耗的目标,在合理、高效、最大化地利用自然冷源的同时,更不能忽视机械制冷系统本身能效的提升。加强自然冷却与机械制冷的协同,降低数据中心PUE,充分发挥安全稳定、高效运行的数据中心冷却系统自身能效至关重要。本文通过对气流组织、供/回水温度和冷却系统部件及形式3个方面的研究梳理,总结分析数据中心冷却系统节能提效有关技术研究与应用进展,从而为绿色、高效数据中心冷却系统的研发提供参考和借鉴。

R290整体式新风空调器制冷工况下泄漏安全的模拟与实验研究

泄漏安全是R290空调推广使用所面临的最重要的问题,而换气通风是提高整体式空调器安全性的一种有效方式。利用CFD模拟和实验相结合的模式研究了制冷工况下整体式新风空调器发生泄漏后的浓度分布规律,并对泄漏安全性进行了评估。研究结果表明,由于送风气流的稀释,制冷工况下发生泄漏后室内制冷剂浓度最高处(即出风口处),未监测到高于爆炸下限(low flammability limit, LFL)的情况,但室内机壳体内部可能存在高于爆炸下限的情况。新风可以显著降低泄漏后制冷剂的浓度,对于250 g充灌量的空调最高制冷剂浓度降低速率可以达到15.6%LFL/h。因此,整体式空调器泄漏安全的研究重点应该放在机组内部点火源的防范上。本研究为可燃制冷剂作为工质的整体式新风机泄漏安全的研究和设计提供了参考。

气泵和压缩机热回收系统的实测性能比较

为了有效回收空调机房排风热量,提出气泵和压缩机热回收系统,设计出样机并应用于北京某实验基地的空调机房。当新风进口温度从3℃升至15℃时,通过实际测试获得了气泵系统和压缩机系统的制热量、功率、温度效率、新风出口温度、性能系数(COP)及节能率。结果表明:当新风进口温度低于7℃时,气泵系统性能较好;当新风进口温度高于等于7℃时,压缩机系统性能较好;与采用电锅炉相比,气泵系统和压缩机系统的节能率分别为38.85%、35.25%。

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。

CO_(2)跨临界制冷系统新型分布式压缩循环研究

为了对CO_(2)跨临界蒸气压缩循环进行高效冷却并提升系统性能,提出分布式压缩循环系统(distributed compression cycle system,DCCS)。在DCCS中,气冷器出口的超临界CO_(2)不再被进一步过冷而是进行二次增压,并在常规热汇条件下进行放热冷却。通过热力学计算DCCS在不同工况下的性能随二次增压比变化情况。结果表明:相对于基础系统,DCCS可有效提升系统性能,在气冷器出口温度不变时,最大制冷COP增幅在8.2%~10.76%之间,制冷量的增幅最高可达约26%。在蒸发温度不变时,最大制冷COP增幅在8.57%~13.51%之间。DCCS中理想的二次增压比要求并不高,且对于二次增压所增加的系统功耗相对于基础系统不会超过20%。相对于目前仅采取单一过冷技术的系统,DCCS在系统性能系数上仍具有优势。DCCS的提出为跨临界CO_(2)蒸气压缩循环系统的性能提升与完善提供了全新的方向。

基于霜层测量的空气源热泵除霜技术研究进展

空气源热泵的高效除霜是技术难题,准确测量霜层厚度可为除霜控制提供最可靠依据。总结和分析了现有基于霜层测量的除霜技术手段,包括数字千分尺、游标尺、扫描探针显微镜、激光测厚、中子射线、光电转换、传感器、图像处理、声学信号和人工智能等,对其各自优势及局限性进行了比较分析,为今后空气源热泵基于霜层测量的除霜控制研究提供参考。

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。

数据中心气泵驱动复合冷却机组工作特性

气泵驱动复合冷却机组能够在利用自然冷源的同时,实现全年一体化运行,从而有效降低数据中心的全年冷却能耗。课题组研制了不同型号气泵及其复合冷却机组,通过实验对比,分析全年温差跨度下2种型号气泵部件的吸排气压力和质量流量的变化,以及复合冷却机组的性能表征差异。结果表明:相同工况下,大力矩气泵(1^(#))吸排气压比小于小力矩气泵(2^(#));实验温差范围内,大力矩气泵吸排气压比下降53.56%,小力矩气泵吸排气压比下降32.89%,大力矩气泵驱动复合冷却机组制冷量和能效比均高于小力矩气泵机组;温差为30℃时,大力矩气泵机组制冷量为14.8 kW,小力矩气泵机组的制冷量为9.2 kW。

宰后冷藏初期活性氧调控糖酵解对牛肉嫩度的影响

为探究宰后冷藏初期活性氧(reactive oxygen species,ROS)调控牛肉糖酵解途径的机制及其对嫩度的影响,分别以ROS激活剂过氧化氢(hydrogen peroxide,H_(2)O_(2))、ROS清除剂N-乙酰半胱氨酸(N-acetyl-L-cysteine,NAC)和生理盐水(对照)处理新鲜牛肉,在不同冷藏(4℃)时间(0.5、6、12、24、48 h)测定糖酵解水平和嫩度指标,并采用串联质谱标签(tandem mass tags,TMT)定量蛋白质组学技术对冷藏24 h的样品进行蛋白质鉴定与定量分析,筛选糖酵解通路中的差异表达蛋白。结果表明,H_(2)O_(2)处理组糖酵解水平显著提高,糖原分解量和乳酸积累量在宰后冷藏6~24 h显著高于其他两组(P<0.05),而NAC处理抑制了糖酵解进程。同时,H_(2)O_(2)处理组在12 h时达到极限p H值,分别比对照组和NAC组提前了12 h和36 h,并且H_(2)O_(2)处理组剪切力在12 h达到最大值,肌原纤维小片化指数在6~48 h内显著高于其他两组(P<0.05),表明较高的ROS水平通过提升糖酵解能力加快了牛肉的嫩化进程。进一步利用TMT蛋白组学技术从冷藏24 h的H_(2)O_(2)处理组和对照组样品中筛选出糖酵解通路相关的8种上调蛋白和2种下调蛋白,其中以磷酸甘油酸变位酶、2-磷酸-D-甘油酸水解酶、丙酮酸脱氢酶E1亚基β为核心的上调蛋白与下调的丙酮酸脱氢酶E1亚基α共同加快糖酵解进程。综上所述,宰后冷藏初期牛肉中的ROS可以调控糖酵解通路中关键蛋白质的表达,进而加速糖酵解水平,改善肉的嫩度。

R290变频热泵空调器性能的实验研究

R290是一种高效环保的制冷剂,其在空调器上的应用具有十分广阔的前景.从理论上比较了以R290作为工质的系统与其他制冷剂系统的性能,并对某型号变频家用分体式空调器进行了实验研究,测试了不同环境温度下空调器制冷和制热的性能.研究结果表明:R290空调系统理论上COP高于R410A和R32,与R134a接近;在制热工况下,R290变频热泵空调器在环境温度从12℃变化到-12℃时,实测能效比从3.78较为均匀地变化到2.79;制冷工况下,环境温度从29℃到43℃时,能效比从2.26下降到1.91,制冷功耗在1.5 kW附近上下波动;R290家用空调系统的排气温度远低于R32,但送风温度的控制仍有改善空间.本研究为R290变频空调的优化提供了参考.

活性氧激活缺氧诱导因子-1α加速宰后成熟初期牛肉能量代谢

为探究活性氧(reactive oxygen species,ROS)在宰后成熟初期调控牛肉缺氧诱导因子-1α(hypoxiainducible factor-1α,HIF-1α)对能量代谢的影响。牛肉样品分别用H_(2)O_(2)、N-乙酰半胱氨酸(N-acetyl-L-cysteine,NAC)和生理盐水(对照)处理。在低温成熟0.5、6、12、24、48 h分别测定ROS含量、脯氨酰羟化酶(proline hydroxylase,PHD)活力、磷酸肌醇-3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(proteinkinase B,AKT)和HIF-1α蛋白质表达水平、能量代谢水平以及pH值的变化。结果发现:H_(2)O_(2)处理组初始(0.5 h)ROS含量显著高于其他2组(P<0.05),且在48 h内始终处于显著较高水平(P<0.05),NAC处理能够在短期内(0.5~12 h)抑制ROS积累;H_(2)O_(2)处理组PHD活力在0.5~48 h内显著低于其他2组(P<0.05),同时,在0.5~12 h和0.5~6 h内PI3K和磷酸化AKT表达水平显著高于其他2组(P<0.05)。上述差异使H_(2)O_(2)处理组HIF-1α表达水平在6~48 h内显著高于其他2组(P<0.05)。能量代谢方面,较高的HIF-1α表达水平使H_(2)O_(2)处理组糖原分解和R值升高速率在6~24 h内显著快于其他2组(P<0.05),并且pH值在第12小时提前达到极限。综上所述,牛肉中ROS通过抑制PHD活力和激活PI3K/AKT信号通路调控HIF-1α稳定表达,进而提升宰后成熟初期以糖酵解为主的能量代谢水平以及pH值降低速率,可能对牛肉品质的形成产生重要影响。

新型材料在制冷空调中应用的研究进展

新型材料应用在制冷空调设备中可以提升系统性能,或减少常规金属及非金属材料的使用,在制冷空调行业促进我国实现“双碳”目标。对新型材料在制冷空调中应用的进展进行阐述,包括在压缩机、换热器及其他部件中的使用,最后对新型材料的发展趋势进行了展望。

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.

水蒸气喷射制冷系统中蒸汽喷射器性能研究

利用自然工质的水蒸气喷射制冷系统可有效利用低品位余热制冷,但系统性能受制于关键部件喷射器的性能,而有关研究中采用的理想气体模型,不能真实反映内部情况。通过建立蒸汽喷射器的湿蒸汽模型,着重研究流体参数对蒸汽喷射器引射性能的影响,并比较不同模型的差异。结果表明:湿蒸汽模型的引射系数高于理想气体模型6.92%;蒸汽喷射器存在临界压力值,超过临界值后,随着流体出口压力升高,引射系数下降;随着入口压力升高,引射系数先增加后减小,存在最佳工作流体入口压力;随着引射流体入口压力的增加,引射系数增加;引射系数随工作流体过热度的增加而增长,但随引射流体过热度的增加无明显变化。

带双吸气口的往复活塞压缩机制冷系统性能模拟研究

为提升往复活塞压缩机双温制冷系统的能效,提出了双吸气口活塞机及其系统。在活塞上止点附近设置另一吸气口作为高压级吸气,形成较高的制冷温度。建立了系统性能计算模型对系统运行进行模拟研究,考查制冷性能随冷凝温度、蒸发温度、余隙容积等的变化规律。结果发现,双吸气系统与单吸气系统相比制冷COP最大可提高0.782压缩机功耗降低0.73 kW排气温度减低9.9℃,系统运行更加稳定。

泵驱动两相冷却系统性能优化与变工质特性研究

本文提出一种泵驱动两相冷却系统,用于数据中心自然冷却,以实现节能减排的目的。搭建了实验台,围绕可能对系统性能产生影响的换热器内部阻力、换热器迎面风速、工质质量流量和工质种类等因素进行了实验研究,分析了各因素对机组换热量和EER的影响。结果表明:内部阻力的减小有助于机组功率的减小与EER的提升;质量流量过大或过小、风速过高或过低都对系统性能不利;R32在泵驱动两相冷却系统中的性能全面优于R22,但存在高温下工质泵低频供液不足的问题。

多台室外机并联轮换除霜空气源热泵的实验研究

为解决大中型空气源热泵逆循环除霜带来的问题,提出了一种多台室外机并联轮换除霜的新型空气源热泵循环型式.系统通过阀门的切换实现一台室外机过冷除霜,其余正常蒸发吸热.在不停止供热的情况下,实现除霜并回收融霜冷量.搭建实验台,在焓差实验室研究系统无霜、结霜和轮换除霜工况下压缩机吸、排气压力及制热性能的变化规律.

自然冷源过冷补气的空气源热泵实验研究

为了解决空气源热泵在低环境温度下运行时制热性能降低,排气温度升高过快的问题,提出了带自然冷源过冷补气的空气源热泵循环原理,针对R32工质搭建了实验系统.在低温制热工况下,研究系统随自然冷源的流量、补气压力及蒸发温度等参数的变化规律,并与单级压缩系统及普通补气压缩系统进行比较.结果表明,带自然冷源过冷补气的R32压缩系统可以获得更低的排气温度,与单级压缩系统相比,排气温度降低28～32℃,制热性能系数(coefficient of performance,COP)提高34. 4%～41. 2%;与普通补气压缩系统相比,排气温度降低10～18℃,但制热COP降低3. 5%～8. 9%.

HIF-1α作用下宰后成熟初期牛肉糖酵解能力研究

为明确缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)对宰后成熟初期牛肉糖酵解能力的影响机制,以牛背最长肌为研究材料,分别在宰后不同成熟时间(0、6、12、24、48 h)分析了对照组和HIF-1α抑制剂3-(5′-羟甲基-2′-呋喃基)-1-苯甲基唑(YC1)处理组中HIF-1α细胞聚集和核转位水平、HIF-1α和糖原运载体-1(GLUT-1)表达水平、糖酵解限速酶活力、糖酵解水平以及pH值的变化情况。结果表明,宰后成熟初期HIF-1α在对照组细胞中聚集并向细胞核转移,HIF-1α表达水平在0~6 h迅速升高1.20倍(P<0.05),并在6~48 h显著高于YC1处理组(P<0.05)。伴随着HIF-1稳定积累,对照组GLUT-1表达水平在0~6 h内显著升高1.91倍(P<0.05),己糖激酶(HK)和磷酸果糖激酶(PFK)活力分别在0~6 h和0~12 h显著升高至197.43 U/g和27.33 U/g(P<0.05)。糖酵解水平方面,对照组糖原消耗和乳酸积累速率均显著高于YC-1处理组(P<0.05),糖酵解潜力在0~12 h显著升高1.10倍(P<0.05),并在6~24 h内显著高于YC-1处理组(P<0.05)。同时,对照组pH值在0~12 h显著降低至极限pH值(pHu值)(P<0.05),比YC-1处理组提前了12 h。综上可知,HIF-1α通过诱导GLUT-1表达和糖酵解限速酶活力升高,在提升宰后初期牛肉糖酵解能力方面发挥重要作用。