替代制冷剂R290与R404A的对比特性研究

本文研究了R290与R404A在低温转子式压缩机中的性能差异,在冷凝温度54.4℃,蒸发温度-23.3℃,根据理论及实测数据得出结论,R290制冷能力比R404A低16%左右,功率、电流比R404A低20%左右;在冷凝温度54.4℃,蒸发温度-6.7℃,根据理论及实测数据得出结论,R290制冷能力比R404A低14%左右,功率、电流比R404A低20%左右。

Localized Theoretical Analysis of Thermal Performance of Individually Finned Heat Pipe Heat Exchanger for Air Conditioning with Freon R404A as Working Fluid

This work contributes to the improvement of energy-saving in air conditioning systems. The objective is to apply the thermal efficiency of heat exchangers for localized determination of the thermal performance of heat exchangers with individually finned heat pipes. The fundamental parameters used for performance analysis were the number of fins per heat pipe, the number of heat pipes, the inlet temperatures, and the flow rates of hot and cold fluids. The heat exchanger under analysis uses Freon 404A as a working fluid in an air conditioning system for cooling in the Evaporator and energy recovery in the Condenser. The theoretical model is localized and applied individually to the Evaporator, Condenser, and heat exchanger regions. The results obtained through the simulation are compared with experimental results that use a global approach for the heat exchanger. The thermal quantities obtained through the theoretical model in the mentioned regions are air velocity, Nusselt number, thermal effectiveness, heat transfer rate, and outlet temperature. The comparisons made with global experimental results are in excellent agreement, demonstrating that the localized theoretical approach developed is consistent and can be used as a comprehensive analysis tool for heat exchangers using heat pipes.

Localized Theoretical Analysis of Thermal Performance of Individually Finned Heat Pipe Heat Exchanger for Air Conditioning with Freon R404A as Working Fluid

This work contributes to the improvement of energy-saving in air conditioning systems. The objective is to apply the thermal efficiency of heat exchangers for localized determination of the thermal performance of heat exchangers with individually finned heat pipes. The fundamental parameters used for performance analysis were the number of fins per heat pipe, the number of heat pipes, the inlet temperatures, and the flow rates of hot and cold fluids. The heat exchanger under analysis uses Freon 404A as a working fluid in an air conditioning system for cooling in the Evaporator and energy recovery in the Condenser. The theoretical model is localized and applied individually to the Evaporator, Condenser, and heat exchanger regions. The results obtained through the simulation are compared with experimental results that use a global approach for the heat exchanger. The thermal quantities obtained through the theoretical model in the mentioned regions are air velocity, Nusselt number, thermal effectiveness, heat transfer rate, and outlet temperature. The comparisons made with global experimental results are in excellent agreement, demonstrating that the localized theoretical approach developed is consistent and can be used as a comprehensive analysis tool for heat exchangers using heat pipes.

新型喷嘴R404a闪蒸瞬态喷雾冷却传热特性

制冷剂闪蒸瞬态喷雾冷却在激光治疗血管性皮肤病手术中得到广泛应用,主要用于激光照射前选择性地冷却表皮。本文搭建了喷雾冷却实验台,设计不同长径比膨胀腔新型透明喷嘴,应用薄膜热电偶瞬态温度快速测量技术和杜哈梅尔定理计算方法对比分析了膨胀型喷嘴和传统直管型喷嘴应用低沸点的新型制冷剂R404a的闪蒸瞬态喷雾冷却表面动态传热特性。应用高速摄像仪和采用背光法对新型喷嘴膨胀腔内部制冷剂流动形态进行观察,发现制冷剂液体在膨胀腔内首先发生一次闪蒸破碎,剧烈相变产生大量气泡,可导致液滴温度在喷嘴内部大幅降低,而直管型喷嘴制冷剂只在喷嘴喷出后才形成闪蒸喷雾并降温。因此,膨胀腔型喷嘴比直管喷嘴具有更佳的冷却效果,能够产生更低的冷却温度,更高的热通量、传热系数和换热量。膨胀腔长径比是影响此类喷嘴喷雾冷却效果的关键因素,在长径比1:2时其冷却能力最强、有效冷却时间最长。

双蒸发器冷藏车制冷系统应用R404A的模拟研究

采用分布参数法,对双蒸发器冷藏车制冷系统的空调侧和冷藏侧蒸发器建立了数学模型,并对新型混合制冷剂R404A在空调和冷藏2种工况下的换热和流动情况与R22和R134a进行了模拟分析比较.结果表明,在空调和冷藏工况范围内,R404A在两蒸发器中的换热量仅略小于R134a而明显高于R22,制冷剂侧压降虽然大于R22,但却比R134a小很多.在双蒸发器冷藏车制冷系统中,R404A表现出换热性能好、压降小的特点,兼有了R134a和R22的优点,并能够适用于比R134a更低的冷藏温度.

R404A小管径冷凝换热与压降关联式的适配性

针对R404A的冷凝换热与压降关联式有很多,但均为基于7 mm或者9.52 mm等大管径光管或者强化管,针对5 mm管径的关联式也都是适用于其它制冷剂,没有R404A小管径冷凝直接适用的关联式。本文采用实验测试与理论计算结合论证的方法,利用控制变量法、性质相似制冷剂优先法筛选出一批关联式,大量对比由关联式计算与由实验数据计算得出的换热系数与压降的偏差,研究关联式的适用性及可修正性。结果表明:M.K.Dobson等提出的冷凝换热关联式乘以修正系数2.13,能很好预测R404A在内螺纹管中的冷凝换热系数,与实验值正偏差为+15.51%,负偏差为-14.13%。X.C.Huang等提出的摩擦压降关联式能很好预测R404A在小管径内螺纹管内冷凝的摩擦压降,与实验值的正偏差为+12.56%,负偏差为-13.58%,两者均可为换热器设计计算提供较准确的理论指导。

R404a喷雾冷却表面传热特性的时空不均匀性

制冷剂瞬态喷雾冷却是辅助激光手术治疗皮肤病的重要手段,目前采用的R134a制冷剂不易抵消深色人种表皮中的黑色素对激光能量的大量吸收,采用沸点较低的R404a制冷剂能更有效防止表皮的热损伤。使用带膨胀腔的新型喷嘴搭建了瞬态喷雾冷却实验台,采用薄膜热电偶快速测温技术对R404a瞬态喷雾冷却表面传热特性进行了研究。结果表明,R404喷雾冷却表面传热具有时间和空间的不均匀性,然而在喷雾中心半径2 mm的中心区域内存在高热通量的均匀冷却区域。在实际激光皮肤临床手术中,参考实验结果可保证喷雾冷却对治疗范围内的表皮进行均匀冷保护。

法国泰康商用风冷冷凝机组用R404A替代R502的应用研究

Ｒ５０２曾广泛使用于商用低温制冷系统中，但因其中含有ＣＦＣ成分，它的使用受到限制。Ｒ４０４Ａ（由ＨＦＣ１２／ＨＦＣ１４３ａ／ＨＦＣ１３４ａ组成）是一种对大气臭氧层无破坏的，可长期替代Ｒ５０２的混合制冷剂。作者首先用ＣＳＤ状态方程对这两种工质的热力学与制冷循环特性进行了理论上的计算，然后，在一台可使用Ｒ４０４Ａ的风冷压缩冷凝机组上进行了一系列的试验。采用第二制冷剂量热器法来测量机组的制冷量。系统中加装了一个水过冷器来控制节流前液体温度。试验中，控制蒸发温度在－４０～－１０℃之间变化，环境温度为３２℃和４０℃。为了测定过冷的影响，在一定的环境温度和蒸发温度下进行了各种过冷温度的试验。在同一台机组上，相同工况下进行了Ｒ４０４Ａ和Ｒ５０２的对比试验。计算和试验结果表明，Ｒ４０４Ａ具有与Ｒ５０２相近的制冷性能，特别是在蒸发温度高和冷凝温度低的情况下。在低温范围，Ｒ４０４Ａ的性能比Ｒ５０２略有下降。在所测的温度范围内，Ｒ４０４Ａ的排气温度都比Ｒ５０２低，这有利于压缩机工作的可靠性。

R404A和R507A在双级制冷系统中的应用分析

对R404A、R507A、R22和R502在一次节流中间不完全冷却双级压缩制冷系统中的运行性能进行模拟,并对结果进行分析比较。结果表明:R404A和R507A的各项性能比较接近,R404A的压缩机耗功比R507A高2.86%;低压压缩机排气温度比R507A高0.58%,高压压缩机排气温度比R507A高2.65%;COP比R507A高0.01;中间温度比R507A低6.14%。

R404A和R407C在水平强化管外的凝结换热实验研究

实验研究了近共沸制冷工质R404A与非共沸制冷工质R407C在水平强化换热管管外的凝结换热性能。采用"Wilson图解法"对实验数据进行处理。结果表明:对于R404A和R407C,强化管外的凝结换热系数随着壁面过冷度的增加而增大,呈现出与纯工质冷凝时不同的变化趋势,这主要是近共沸或非共沸工质凝结过程中,某些组分的凝结会遇到其它组分的凝结气膜热阻所造成的;随着过冷度增加,易挥发组分开始凝结,气膜变薄,冷凝传热系数增大。R407C在强化换热管管外的凝结换热系数比R404A要小70%左右,这是由于R407C的温度滑移较R404A要大,管外形成的凝结扩散气膜造成的影响更大。R407C在高热流密度工况下的换热效果提升明显,故应尽量工作在高热流密度区域。

R404A在水平强化管外的冷凝实验及数据处理方法

针对一种双侧强化换热管,实验测试和分析了制冷工质R404A在管外凝结与水在管内对流的传热规律,采用"Wilson图解法"和"Gnielinski法"两种不同的方法对实验数据进行了处理。经理论分析和实验研究表明,Wilson图解法对于双侧强化换热管管内、管外表面传热系数实验容易产生较大误差,"Gnielinski法"是更合适的方法。实验得出了管内对流传热和管外凝结传热的计算关联式及传热的强化倍率。对于制冷剂R404A,在强化管外凝结的表面传热系数随着壁面过冷度的增加而增大,呈现出与纯工质光滑管外冷凝时不同的变化趋势。

R404A直接接触凝结制冷循环的性能分析

提出R404A直接接触凝结换热的制冷循环,分析R404A直接接触凝结制冷循环的热力性能,并与常规双级压缩制冷循环的性能进行对比。得出结论:在一定的冷凝温度、蒸发温度和过冷液体的过冷度下,直接接触凝结制冷循环存在最佳的饱和液体温度,并在此最佳的饱和液体温度下,获得最优的性能和最小的冷凝热负荷,随着过冷液体的过冷度增大和蒸发温度升高,直接接触凝结制冷循环的性能系数增加、冷凝热负荷减少,获得最优性能的最佳饱和液体温度值提高。过冷液体的过冷度为25℃时,直接接触凝结制冷循环的最佳性能系数较双级压缩制冷循环的最佳性能系数提高6.2%。直接接触凝结制冷循环的最小冷凝热负荷较双级压缩制冷循环的最小冷凝热负荷减小1.8%。

R404A在水平内螺纹管中的冷凝传热研究

经过实验与理论对比,研究了R404A在外径9.52 mm内螺纹管内局部平均冷凝换热系数。采用Cavallini纯工质与混合工质关联式分别计算的冷凝换热系数,最大偏差不到4%。在工程计算R404A内螺纹管内冷凝换热系数时,可将其以纯质来对待。分析比较Cavallini,Yu-Koyama和Kaushink-Azer关联式,各自的理论预测值和实验结果相比,表明Cavallini关联式的预测精度最高,其标准偏差为7.76%。因此Cavallini关联式对于R404A在管内的冷凝换热预测有较好的适用性。研究结果对R404A冷凝器的工程设计及其优化具有一定的参考意义。

R404A在小管径管内流动沸腾换热特性研究

R404A在小管径管内的流动沸腾换热过程是一个极其复杂的物理现象。目前对R404A换热特性的研究大多集中在大管径上,对小管径换热特性的研究较少,且对不同实验现象的机理分析也不尽相同。因此R404A在小管径管内换热特性的理论研究仍需要大量具体的实验数据来支撑。本文通过搭建小管径内螺纹铜管蒸发实验台,研究R404A在小管径管内流动沸腾换热过程中不同热流密度、不同蒸发干度、不同质流密度、不同饱和温度对表面传热系数的影响,研究表明:热流密度、干度、质流密度、饱和温度均对R404A在小管径管内换热特性的影响较大,干涸现象发生前后这些因素产生的影响也不同。此外,这些因素对管内干涸现象发生的起始干度、沸腾主要换热形式以及干涸现象是否发生具有直接影响。

R404A在螺杆冷水机组中替代R22的性能试验研究

为研究HFCs非共沸混合制冷剂R404A(R125/R143a/R134a,44/52/4Wt%)替代R22的可行性和适用性,将R404A充入LSLG16开启式螺杆冷水机组(原为R22),并在不同工况下进行性能试验。试验结果表明,与R22螺杆冷水机组相比R404A机组的制冷量、消耗功率、冷凝器和蒸发器的传热系数均在不同程度上有所增加,COP略有下降。

R404A制冷剂在商用制冷设备中的应用分析

R404A制冷剂是由R125、R143a和R134a组成的近共沸制冷剂,它主要应用在温度为-20^-50℃的商用制冷设备中,是替代R502的首选制冷剂。但目前它在商用制冷中还没有得到广泛应用。本文首先简要介绍了R404A制冷剂的组成及其性质,然后分析了它在当前市场中的应用情况,结合R404A发展的驱动力分析,指出了R404A在未来有着广阔的市场前景。

冷藏车层叠式蒸发器应用R404A与R22和R134a的比较

采用分布参数法对层叠式蒸发器建立数学模型,并对蒸发器采用R404A,R22和R134a时的换热和流动性能进行模拟比较。结果表明,在空调工况范围内,新型中低温混合制冷剂R404A具有R134a换热性能好和R22压降小的特点,能够很好地适用于冷藏车系统空调侧层叠式蒸发器。

R404A和R410A应用于平行流冷凝器的模拟分析比较

采用分布参数法对平行流冷凝器建立数学模型,对目前广泛使用的制冷剂R134a和低温制冷剂R404A和R410A在平行流冷凝器中的换热和流动性能进行模拟计算和分析比较。分别在相同和不同工况下,比较3种制冷剂的换热系数及压降等换热和流动性能参数。结果表明,在采用平行流冷凝器的汽车空调工况范围内,R410A和R404A的流动和传热性能均优于R134a,更适宜用于汽车空调用平行流冷凝器。

半封闭活塞式制冷压缩机低温工况应用R404A的试验研究

通过对半封闭活塞式制冷压缩机分别应用R404A与R22在低温工况下的对比试验研究,分析使用R404A替代R22的可行性,为实际应用奠定基础。

R404A在螺杆制冷机组中替代R22性能研究

在比较分析HFC非共沸混合制冷剂R404A(R125/R143a/R134a,44/52/4wt%)和R22物性特点的基础上,理论和试验研究了R404A在螺杆制冷机组中替代R22的可行性和适用性。研究结果表明,只要将原为R22设计的螺杆制冷机组稍加改动,直接加入R404A制冷剂,机组便完全能够正常运行,其各主要性能指标与R22较为接近。