R744超临界热泵开水机的结构与性能研究

针对电热开水机耗电量较大的问题,课题组对基于R744(二氧化碳)工质的超临界热泵开水机进行结构和性能研究。分别针对25℃以上的高温环境、5~25℃的中温环境和-25~5℃的低温环境,给出R744超临界热泵开水机的适宜结构和较佳运行参数;当环境温度高于25℃时,提出采用带预热器的单级压缩结构;当环境温度在5~25℃时,提出采用不带预热器的单级压缩结构;当环境温度低于5℃时,提出采用带级间冷却器的双级压缩结构;计算分析了不同环境温度时系统的耗电量、加热器内的热泵工质与水之间的传热温差分布。应用R744超临界高温热泵模拟软件SCHPSim分析表明:当环境温度分别为30,15和-10℃时,在对应适宜结构的R744超临界热泵开水机情况下,与电热开水机的耗电量比约为1.0∶4.1,1.0∶3.7和1.0∶2.0,具有显著的节能优势,且加热器内R744与水的最小传热温差都在4℃以上,可以保证较高的传热速率。

R744混合工质热泵热水器系统性能研究

为了寻找用于热泵热水器的低GWP替代工质,构建了基于EES软件的热泵热水器系统性能预测模型,并对其可靠性进行了验证。通过对比分析循环性能,理论评价了6组R744环保混合工质在直热式热泵热水器中替代R22的可行性。结果表明:工质浓度对R744混合工质热泵热水器的循环性能具有显著的影响,且所有R744混合工质均存在最优质量浓度使其系统分别获得最大COP_(th);相比于R22系统,R744/R290和R744/R1270系统在最优质量浓度14/86下均获得了显著提升的COP_(th)和制热量以及较低的排气温度,因此R744/R290(14/86)和R744/R1270(14/86)在直热式热泵热水器中均具有显著的替代优势;其余4组混合工质均不适宜在直热式热泵热水器中作为替代工质。本研究拓宽了热泵热水器用环保工质的选择范围,并为其工质替代提供参考依据。

奥迪R744空调系统新技术剖析

一、环保要求1.蒙特利尔议定书——基加利修正案(1)2016年11月蒙特利尔议定书第28次缔约方大会中,各缔约方一致通过《基加利修正案》。(2)汽车空调制冷剂R134a被列入《基加利修正案》限控清单。(3)R134a在全球范围内的禁用时间表,如图1所示。(4)各国逐步禁用R134a作为汽车空调制冷剂,主要替代制冷剂为R1234yf或CO。

R744/R600及R744/R600a混合工质热泵循环性能研究

基于换热器中的传热窄点温差的限制,对R744/R600及R744/R600a在所研究的工况范围内分别替代传统制冷剂R22的亚临界热泵循环特性分别进行了计算分析。结果表明:R744/R600和R744/R600a具有不同的最优配比,可以使得制热性能系数(COPh)最大;R744/R600及R744/R600a在最优配比下的COPh分别比R22系统增大11.98%和8.24%,分别比纯质R600和R600a大36.43%和36.24%,比跨临界循环R744系统增加7.07%和4.71%。在最优配比下,R744/R600和R744/R600a的冷凝压力低于R22,分别为0.84MPa和1.18MPa;压缩机排气温度也低于R22,在90℃以下。

R290/R744新型混合工质汽-液相平衡研究

为了适应节能与环境保护的需求,研究了一种适用于自复叠制冷系统的新型绿色混合制冷工质(R290/R744)的汽液相平衡特性。根据相平衡条件采用PT状态方程结合Van der Waals混合规则推导出该混合制冷工质的相平衡计算式,通过软件编程计算了两种有工程实用意义的相平衡问题,一种是已知混合物压力和液相摩尔分数,计算泡点温度和气相摩尔分数;另一种是已知混合物压力和气相摩尔分数,计算露点温度和液相摩尔分数,并根据计算数据绘制了汽液平衡曲线。数据显示最大相对误差为4.840%,最小相对误差为0.005%。计算结果表明,采用给出的R290/R744混合制冷剂相平衡计算式具有较高的计算精度,从而为采用该混合制冷剂的自复叠制冷循环研究奠定基础。

基于R744的混合工质的研究进展

随着全球环境问题日益加剧,制冷空调行业氟利昂类制冷工质的替代受到普遍关注,绿色环保制冷剂R744因此得到重新启用。单一工质R744热泵系统存在放热侧压力高、系统效率低的缺点,在R744中混入合适的第二组分工质可以有效降低压力或同时改善其效率。本文主要从R744混合工质的热物性、流动传热特性、应用于热泵空调系统、应用于复叠式制冷系统等方面进行综述,并针对研究现状,分析了目前R744混合工质研究存在的主要问题,指出了未来的研究和发展方向。

R290／R744新型低温混合工质物性分析

采用pT状态方程并结合van der Waals混合规则,对R290/R744混合物的热物性参数进行了理论研究,计算中采用了Kay规则计算的虚拟临界参数来代替混合物的真实临界参数,计算得到了R290/R744混合物饱和气体比容、饱和液体密度、比焓和比熵等物性参数,并对计算数据进行了精度分析.计算结果为R290/R744混合物的应用打下了基础.

R744直接接触冷凝制冷循环性能分析

对R717循环辅助过冷、R744主循环制冷压缩机排出的气体与R744过冷液直接接触冷凝的R717/R744-DCC制冷循环的热力性能进行分析,得出:R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环存在最佳的R744主循环冷凝温度,并获得最优的性能系数和最低的R717冷凝器散热量。R744主循环过冷液体的过冷度增大,最优的性能系数降低,最低R717冷凝器散热量增大,对应的R744主循环冷凝温度升高,R744蒸发器的质量流量减少。与常规R717/R744复叠式制冷循环的热力性能比较,在相同的运行工况和最佳R744主循环冷凝温度下,R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环最优性能系数提高了5.2%,最低R717冷凝器散热量减少了1.6%。R744主循环冷凝温度在-10~8℃范围内,R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环R744蒸发器的制冷剂质量流量减少了1.75%~2.61%,R717冷凝器的制冷剂流量减少了0.51%~0.82%。

RE170、RE170/R227ea与矿物油的互溶性评价

随着制冷剂R22逐步淘汰,RE170、RE170/R227ea新型环保制冷剂有应用前景,其和润滑油能否互溶直接影响制冷系统的使用效果。根据标准SH/T 0699—2000建立了一套制冷剂和润滑油的互溶性测试系统,对RE170、RE170/R227ea和矿物油的互溶性进行了试验研究。结果表明：RE170的矿物油溶液在含油率为10%~60%时,当温度低至-50℃时没有出现分层或絮状物,二者互溶性非常好;混合制冷剂RE170/R227ea的矿物油溶液在含油率为14.6%±0.5%的基准情况下,当R227ea的质量分数在35%~60%变动时RE170/R227ea和矿物油的低温两相分离温度随R227ea含量增加而上升,当R227ea质量分数低于38%时混合制冷剂和矿物油在-50℃时仍能良好互溶,当R227ea质量分数超过55%时混合制冷剂和矿物油在室温下已经不能互溶。最后,结合经验公式法和溶解度参数法提出了新的评价方法来评价纯制冷剂及二元混合制冷剂和矿物油的互溶性。

R744热泵系统研究动态

R744作为一种天然工质 ,是热泵系统中最有潜力的替代工质之一。近 1 0年来 ,美国、欧洲和日本等发达国家和地区对R744热泵系统进行了大量研究 ,并取得了一些突破性研究成果。介绍了R744热泵样机及其压缩机、换热器。

R744混合自然工质热泵系统特性研究

采用EES(Engineering Equation Solver)软件建立了跨临界循环混合工质热力学模型,以中原地区典型城市—郑州的气象和水文条件模拟R744/R290自然混合工质热泵系统的性能,基于计算数据,对总当量变暖影响(TEWI)进行了估算.结果表明:在设计工况下,不带回热器跨临界R744/R290热泵热水装置的最优制热COP可达4.104.经计算,用于郑州地区的年平均制热COP为4.202.与其他常规能源热水器相比,R744/R290热泵热水装置CO2排放量平均可减少36.39%.论文还计算并探讨了回热器和压缩机等熵效率对热泵系统性能的影响.综合分析,R744/R290热泵热水装置具有能效高且环保的优点.

采用R744/R290的自复叠制冷系统热力性质分析

对采用R744/R290混合自然工质的自复叠制冷循环的热力性质进行分析。经过计算,得出了冷凝器压力、蒸发器压力、冷凝器出口温度、蒸发器出口制冷剂的状态、混合工质中R744浓度对系统性能的影响。为今后R744/R290的实验研究和实际应用提供了理论依据,减少了实验的工作量。

超市展示柜中应用R404A/R744复叠制冷系统的理论分析

提出了一种可以应用于超市展示柜中的R404A/R744复叠制冷系统,该系统以R404A作为高温级制冷剂,以R744作为低温及制冷剂。并通过对该系统和R22制冷系统进行热力学性能和压缩机输气系数的计算和比较。研究表明:在蒸发温度和冷凝温度固定的情况下,存在一个最佳中间温度使系统的性能系数最大;R404A/R744复叠制冷系统的性能系数和R22制冷系统基本相当,而复叠系统的压缩机输气系数明显高于单级制冷系统。

加入少量R290对R744热泵热水器性能变化的模拟分析

本文针对R744热泵热水器系统,考虑系统部件结构参数,建立了系统仿真模型。利用该模型分析了加入少量R290对R744热泵热水器系统性能变化的影响,发现当加入3%的R290时,相比纯R744装置,系统性能最优,其系统制热系数略有增加,最优放热侧压力稍有降低,并预测分析了该配比下,热汇水出水温度为45℃、50℃、55℃、60℃、65℃时系统主要循环性能。结果表明,在纯质R744中加入少量R290组成混合工质既可以提高系统循环性能,又能降低系统放热侧压力。

将CO2、R170和R41应用于跨临界空气源热泵热水器系统的性能对比研究

基于一套空气源热泵热水器系统,首先建立了相关的热力学参数计算模型,之后将CO2、R170和R41这3种制冷剂分别应用于该系统,并对跨临界循环的热力学性能及[火用]效率进行计算,最后对各性能参数进行详细对比。研究结果表明:在同样的工况下对比COPheat和[火用]效率,R41系统分别比CO2系统提升了31.77%和23.34%,而R170系统则提升了4.9%和3.6%;R41和R170在提升系统制热量方面也具有明显的优势;R41和R170的系统最优运行高压也比CO2系统分别降低了35%和43%。因此,除了CO2外,R41和R170也是另外2种很有潜力的应用于跨临界循环的制冷剂。

新型混合工质RE170/R134a替代汽车空调中R134a的可行性研究

在汽车空调中大规模使用的致冷剂四氟乙烷(R134a)有较大的温室效应指数(GWP),GWP为1300,是一种过渡型替代致冷剂。将二甲醚(RE170)和R134a按90∶10的质量配合比混合组成一种新型混合致冷剂(代号NCUR02),从环境性能、热力学性质、循环性能、润滑特性、安全性和经济性等方面综合分析NCUR02替代汽车空调中R134a的可行性。研究结果表明:NCUR02的消耗臭氧潜能值(ODP)为0,GWP为130,环境性能优秀;温度滑移很小,标准大气压下小于0.1℃,饱和压力线与R134a相近;与常用的POE油互溶性良好;单位质量致冷量是R134a的233%,单位容积致冷量与R134a相当,制冷系统能效比(COP)比R134a高8%,工作压力略低于R134a,是一种性能优秀的近共沸混合致冷剂,替代车用空调中的R134a在技术上具有可行性,经济性上有显著优势。

R744系统管翅式蒸发器换热性能的优化

基于稳态分布参数法,建立了R744系统管翅式蒸发器模拟程序,计算分析了管内制冷剂侧换热系数和压降梯度沿管长的变化特点;通过对管翅式蒸发器结构参数进行敏感性计算分析,得出了传热系数、换热量、制冷剂侧压降以及冷重比等参数与蒸发器主要结构参数之间的变化关系.优化后的管翅式蒸发器在换热量基本相同的情况下,空间体积缩小了24.86%,传热系数提高了5.17%,单位面积换热量提高了15.58%.

R744/R1270用于热泵热水器的分析探讨

研究了将两种环保工质R744和R1270混合用于热泵热水器系统时的循环性能,并在热泵热水器名义工况条件下,将其与常见热泵工质R22的循环性能进行分析比较。结果表明:混合工质R744/R1270系统的最优质量配比为16/84,对应的最优制热COPh值为4.770,比R22系统提高了9.63%;同时,在最优质量配比区间,COPh值变化较小;压缩机绝热压缩效率对COPh值影响显著,但对最优质量配比的影响较小。

环保制冷剂R1270/RE170/R13I1的热力学性能分析

针对制冷剂R22的替代问题,提出一种适用于空调等制冷设备的环保型混合制冷剂R1270/RE170/R13I1。基于Refprop8.0,对R1270/RE170/R13I1的基本热物理性质和制冷系统循环性能进行分析,研究表明:在标准工况下,R1270/RE170/R13I1混合制冷剂的COP和单位容积制冷量均与R22相当,非常有利于直接充注式替代;在变工况下,R1270/RE170/R13I1的滑移温度较小,性能优于R407C,单位容积制冷量与R407C和R22基本相当,排气温度和压比均低于R22和R407C,是一种优良的R22和R407C制冷设备的替代物,具有充注式替代的潜力。

战车热特性与R744空调系统

分析了某型战车的热特性及对空调系统的特殊要求,介绍了作者所研制的R744空调系统原理样机及初步实验结果。