含R1234yf混合工质汽液相平衡的混合规则评估与预测研究

含R1234yf混合工质具有系统性能优良且对环境友好的特点,在当前制冷剂迭代中受到了广泛关注。汽液相平衡性质是混合工质的基础热物理性质,其理论计算至关重要。为提高含R1234yf混合工质汽液相平衡数据的计算精度,选取PR状态方程结合vdW、WS、MHV1三种混合规则和NRTL活度系数模型评估了16种含R1234yf二元混合工质的汽液相平衡性质。结果表明,WS混合规则和MHV1混合规则计算性能优于vdW混合规则;vdW混合规则对大多数混合工质计算性能较好。最后提出一种预测模型预测含R1234yf混合工质汽液相平衡性质,预测的相对压力偏差值为0.49%,气相摩尔分数绝对偏差值为0.0031,预测偏差满足工程应用。

R1234yf在板式蒸发冷凝器中换热过程的数值模拟

通过建立板式蒸发冷凝器的二维数学模型,模拟了新型制冷剂R1234yf在板式蒸发冷凝器的换热过程,总结了冷却水温度、空气含湿量、制冷剂温度在板式蒸发冷凝器中的分布规律,并分析了冷凝温度、降膜雷诺数及空气湿球温度对板式蒸发冷凝器中换热的影响。研究表明:板式蒸发冷凝器的换热能力随冷凝温度升高而增大,随空气湿球温度升高而减小,随着降膜雷诺数的升高先增大后减小。冷凝温度从41℃变化到45℃时,板式蒸发冷凝器的热流密度增加了16.2%;湿球温度从21℃升高到26℃时,板式蒸发冷凝器的热流密度降低了14.6%;在不同冷凝温度下降膜雷诺数由60变化到120,板式蒸发冷凝器的热流密度最大变化率为6.06%。

带经济器补气的R1234yf车用热泵系统性能试验研究

针对普通车用热泵空调无法实现同一压缩机超低温制热、超高温制冷的技术性难题,开发了一种带经济器补气的R1234yf车用热泵系统试验台,试验研究了在不同车外温度下,低压、中压补气模式对系统性能的影响。结果表明:在不同车外温度下,低压补气、中压补气技术均可明显改善系统性能,且中压补气技术提高系统性能较为明显;超低温制热、超高温制冷时,低压、中压补气压缩机排气温度均低于90 ℃;在超高温(50 ℃)工况下,相对于低压补气,中压补气制冷量增加了6.9%,COP增加了3.2%;在超低温(-10,-20 ℃)工况下,相对于低压补气,中压补气制热量增加了11.1%~23.2%,COP增加了3.0%~3.8%;中压补气系统性能均优于低压补气系统。

R1234yf新能源汽车空调电子膨胀阀测试系统研制

针对目前国内现有电子膨胀阀测试系统偏差大、测试范围小、耗能大,研制了一种新型R1234yf新能源汽车空调电子膨胀阀测试系统,该测试系统利用制冷剂节流后气相经压缩机加压、液相经制冷剂循环泵加压,两相充分混合后进入冷凝器,利用排气节流阀直接控制被测电子膨胀阀阀后压力。依据汽车热管理国家标准对该测试系统进行了可行性及热力性能分析,并与实际制冷方法、液环法测试系统冷凝热负荷及耗功总和进行对比。结果表明:该系统利用两相环法,可以减少冷凝后的冷凝热量,通过排气节流阀控制被测阀后压力,取消蒸发器,提高系统性能;在流经被测试电子膨胀阀的工质质量流量为0.02~0.18 kg/s工况下,该系统冷凝热负荷较实际制冷方法减小了71.6%,较液环法降低了37.9%,耗功总和则比实际制冷方法下降了63.7%~38.6%,但比液环法约增加了7.5%。该系统可为新能源汽车空调行业电子膨胀阀性能测试提供可行且节能的测试方法。

非共沸工质CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统性能分析

为满足商超制冷领域系统能效提升和制冷剂替代的需求,提出了非共沸工质CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统,通过建立热力学模型,与纯CO_(2)商超增压制冷系统进行对比。结果表明:CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统可在最优的CO_(2)质量分数(0.94)及最优排气压力(8.81 MPa)下获得最大COP(1.40);CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统COP与纯CO_(2)系统相比具有显著提升,环境温度为35℃时,提升7.25%;CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统APF提升率为2.68%~4.72%,系统APF随典型城市所处纬度的增加而增大。CO_(2)/R1234yf商超增压系统(火用)效率随CO_(2)质量分数的增加呈先增后减趋势,CO_(2)质量分数为0.95时获得最高(火用)效率,为0.18,相比纯CO_(2)系统提升4.62%。

R1234yf在光管内流动冷凝换热特性及换热系数关联式研究

以内径为3.5 mm和5 mm的光管为研究对象,实验研究冷凝温度、质量流量、管径对节能环保型汽车空调制冷剂R1234yf的流动冷凝换热特性的影响,并选出最优管内换热系数关联式。结果显示:随着R1234yf质量流量的增加、冷凝温度的下降,管内换热系数值增加,且质量流量每升高100 kg/(m^(2)·s)、冷凝温度每降低1℃,换热系数分别改变0.623~0.938k W/(m^(2)·℃)、0.136~0.274 kW/(m^(2)·℃);3.5 mm管内换热系数比5.0 mm的高0.281~0.441 kW/(m^(2)·℃);Thome等关联式、Shah关联式和Akers等关联式预测精度高,预测平均误差均低于5%;Cavallini等关联式、Dobson等关联式和Jung关联式预测值均高于管内换热系数实际值,且预测精度受冷凝温度、管径等影响较大;虽然Wang等关联式、Huang等关联式预测值均低于管内换热系数测量,但其变化趋势与实验值相符。

跨临界CO_(2)与R1234yf低环温高温热泵热水系统性能分析

热泵中采用环境友好型工质可以减少对臭氧层的破坏,在低环境温度的条件下,在已有热泵系统的基础上,可使用CO_(2)跨临界循环,并采用机械过冷。基于此,本文提出了R1234yf/CO_(2)机械过冷热泵系统(MSHPS)、CO_(2)/R1234yf双气冷器机械过冷热泵系统(DMSHPS)和CO_(2)双级压缩三气冷器热泵系统(TSCHPS)。通过建立热力学模型,对采用CO_(2)和R1234yf的系统制热性能进行分析,通过最优排气压力、蒸发温度、冷凝温度、辅循环和主循环流量比等条件,对同一系统和不同系统间的性能进行分析。本文将R1234yf替换为R134a,对比MSHPS和DMSHPS中采用R1234yf和R134a的制热性能,结果表明:MSHPS和DMSHPS两个系统中R1234yf和R134a的制热性能基本相当。

R1234yf电动汽车空调系统制冷性能的试验研究

为了实现汽车空调环保制冷剂要求,选用低全球变暖潜能值(GWP)制冷剂R1234yf,研究了环境温度对R1234yf空调系统制冷性能的影响,并在不同电子膨胀阀(EXV)开度和压缩机转速下对比了R1234yf系统和R134a系统的制冷性能。结果表明:当环境温度从27℃升至43℃,R1234yf系统排气温度升高18℃,功耗增大36.6%,制冷量和COP分别降低13.9%和55.7%;随着电子膨胀阀开度的增加,吸气过热度降低,制冷量和COP先增大后减小,各个转速下均存在一个最佳开度对应制冷性能最优;随着压缩机转速提高,排气温度升高,制冷量增大,但COP降低。当汽车空调系统中采用R1234yf制冷剂直接替代R134a时,虽然R1234yf系统的制冷量和COP比R134a系统分别平均降低4.5%和14.9%,但排气温度比R134a系统平均低5.2℃。该研究结果可为电动汽车空调系统制冷剂的替代研究提供参考。

R32/R1234yf混合工质热泵循环性能分析

在热泵热水器的名义工况下,对R32/R1234yf混合工质热泵循环性能进行计算分析。结果表明:R32/R1234yf的最优质量配比为60/40,使制热性能系数达到最大值4.727,较R22系统增大8.64%;在最优质量配比下,R32/R1234yf系统的单位容积制热量、单位质量制热量和冷凝压力均比R22系统大,但其压比和排气温度均低于R22系统。

制冷剂R1234yf在空调系统中的应用

该文旨在探讨制冷剂R1234yf在汽车空调系统中的应用潜力。通过试验和模拟,比较了R1234yf和传统的R134a在不同环境条件下的性能表现。研究发现,尽管R1234yf在一些情况下具有更好的冷却能力,但其效率在一定条件下可能会受一定程度的影响。然而,通过对系统设计和压缩机控制进行适当优化,这些问题均可得到缓解。此外,模拟结果还展现出一种“增强型”系统的潜在性能,通过改进冷凝器和蒸发器设计,该系统进一步提高了效率。

新型混合制冷剂R1234yf/R152a/R134a的热力学性能实验研究

为了提高制冷剂R1234yf的循环性能,取代温室气体潜能值高的R134a,开发出性能优越的汽车空调制冷剂。本文提出了一种新型环保混合制冷剂LMR01,其由三种制冷剂R1234yf/R152a/R134a(质量百分比为80/10/10)按一定比例混合而成,并通过实验对比分析了变工况下三种制冷剂R1234yf、LMR01和R134a的热力学性能。结论如下:R1234yf和LMR01的COP比R134a分别小6.5%和2.5%;LMR01的COP相比R1234yf提升4%;R1234yf和LMR01的排气温度分别比R134a小11℃和7.5℃;R1234yf的制冷量比R134a小约7%;LMR01的制冷量和R134a相似,非常有利于直接充灌;LMR01的温度滑移很小,可看作共沸混合物;环保性能高,ODP为0,GWP为145,符合F-gas法规;可燃性低,安全性能高。对LMR01的研究可进一步提升汽车空调环保制冷剂的推广。

混合制冷剂R1234yf/R32 PVTx性质的实验研究

为了获得混合制冷剂R1234yf/R32的热物性数据,本文以Burnett法为基础搭建了高精度PVTx实验台,在温度为253~313 K时,测定了质量分数为15%/85%和25%/75%混合制冷剂R1234yf/R32的PVT性质,拟合了两种不同配比的混合工质的气态维里方程,为进一步研究该工质的基础热物性提供了详实的数据。

混合制冷剂R1234yf/R32热物性研究及分析

本文以Burnett法为基础搭建了高精度压力-体积-温度-组分(PVTx)实验台,在温度为(253~313)K时,测定了质量分数为15%/85%和25%/75%混合制冷剂R1234yf/R32的PVT性质,获得了该混合制冷剂R1234yf/R32详实的热物性数据,并与Refprop9.0中相对应的数据做出比较,发现误差较小,实验数据可靠,为目前正在进行的制冷工质替代研究提供了重要的参考。

混合制冷工质R1234yf/R32PVTx性质的实验研究

利用基于Burnett法搭建的PVTx性质测试系统测量了混合制冷工质R1234yf/R32在温度为253～313 K范围内、R1234yf的质量分数为20%时的气相PVTx性质.详细介绍了该测量系统基于Burnett法的测量原理和PVTx性质测试系统的实验步骤，并对各种测量误差及不确定度进行了分析.根据实验数据拟合出混合制冷工质的气态维里方程，并比较了第二、第三维里系数与温度的关系.结果表明：实验数据与拟合得到的方程具有较好的一致性，为基础热物性研究和进一步研究替代制冷剂提供了详实的数据.

R32和R32/R1234yf混合工质黏度实验测量及模型

本文针对含HFOs类混合制冷剂黏度开展实验和模型研究。采用振动弦法黏度计对R32纯质和R32/R1234yf混合制冷剂黏度进行了实验测量,测量的温度范围分别为263~350 K、263~360 K,压力最高均为30 MPa,实验系统黏度测量的不确定度为2%。本文共获得了177组实验数据,利用得到的实验数据,基于硬球模型分别拟合了R32纯质和R32/R1234yf混合制冷剂黏度方程。R32纯质黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.28%,最大绝对偏差为0.92%;R32/R1234yf混合工质黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.69%,最大绝对偏差为2.09%。由此可见,实验数据和黏度模型吻合较好,为R32和R32/R1234yf混合制冷剂的应用研究提供了重要参考依据。

R1234yf瞬态喷雾冷却及过热度影响的实验研究

制冷剂瞬态喷雾冷却是临床激光治疗的重要辅助手段。当前临床应用及实验研究均采用R134a或R404A进行喷雾冷却,但这两种制冷剂具有极高的温室效应潜能(GWP)值,对环境产生严重威胁。以热物性与R134a相似、而GWP值仅为4的R1234yf作为喷雾冷却的替代制冷剂,对其临床应用进行了探索性研究。表面传热的研究结果显示R1234f的冷却能力略低于R134a与R404A。通过降低制冷剂过热度的方式,可以有效提高喷雾集中程度,在保证闪蒸雾化的前提下显著提高表面热通量,提高R1234yf喷雾临床应用的可行性。

新型制冷剂R1234yf/R134a可燃性实验研究

根据美国材料试验学会标准研制可燃性实验装置,对实验装置进行性能和误差分析,并进行校验。R1234yf环境性能好,臭氧消耗潜能值为零,其三元混合物R1234yf/DME/R134a可作为一种新型空调制冷剂。测试不同体积比时二元混合工质R1234yf/R134a的可燃性数据,得到其爆炸极限和临界抑爆比,并给出三元混合物R1234yf/DME/R134a的临界爆炸极限曲线图。结果表明:当R134a和R1234yf的体积比约为2时,二元混合物R1234yf/R134a达到临界抑爆点。

R1234yf/R134a二元混合工质的热物理性质

用PR方程结合vdW和HV混合法则建立了R1234yf/R134a的热物性模型,分析了混合物的气液相平衡特性曲线,发现R1234yf/R134a存在共沸点。当R1234yf/R134a的摩尔组分比为0.533/0.467,压力在400k Pa以上时,温度滑移最大约0.01K;当摩尔组分比为0.178/0.822,压力为200k Pa时,温度滑移最大为0.28K。根据余函数法导出了R1234yf/R134a的焓、熵计算式,可以用于R1234yf/R134a直接替代的工程研究。

HFO-1234yf在家用空调中替代R22的理论分析

随着京都议定书和蒙特利尔议定书的执行,寻找HCFCs制冷剂的替代制冷剂成了当务之急。环保制冷剂HFO-1234yf的ODP为0,GWP为4,已经在欧洲国家应用于汽车空调中替代R134a。文中对HFO-1234yf替代R22进行理论循环分析对比。通过理论分析,结果发现:标准工况下HFO-1234yf单位制冷量比R22低37.6%,单位容积制冷量低47.6%,同时排气温度比R22低23.78℃,在高温环境中有利于压缩机的运行,适用于高温工况。高温工况下HFO-1234yf单位制冷量比R22低31.9%,排气温度低21.71℃,使用HFO-1234yf替代R22需要增加制冷剂充注量,并加大压缩机工作容积。同时对润滑油分析表明,HFO-1234yf可以使用PAG、POE及PVE润滑油,与矿物油的互溶性还需要进一步研究。

制冷剂R1234yf水合物的试验研究

蓄冷技术是为了面对能源紧张匮乏的形势而兴起的一门新型节能优化技术。由于环保等一系列原因,研究新型蓄冷工质尤为重要,新一代制冷剂R1234yf因其环保特性及良好的系统性能而受到广泛关注。本文采用图像法在反应釜内通过控制反应体系温度对R1234yf水合物进行了相平衡测试,并与R134a水合物的蓄冷特性进行比较分析。结果表明:R1234yf比R134a的蓄冷速率快、诱导时间短、蓄冷特性强;设定温度在5~10℃范围内,R1234yf水合物的相变压力略高于R134a水合物的相变压力;R1234yf水合物生成驱动力的绝对值随反应体系压力升高和温度降低而增大。