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。

水平管内超临界R1234ze(E)冷却传热性能的神经网络预测

为探究神经网络在预测:超临界传热方面的有效性,建立了水平直管内超临界R1234ze(E)冷却传热的神经网络预测模型,并与修正的Dittus-Boelter(D-B)型传热关联式进行比较分析.研究表明,输入参数对于反向传播神经网络(BPNN)预测精度的影响很大,且并非所有BPNN输入参数组合都能带来比传热关联式更好的预测结果.输入参数组合Re_(b),Pr_(b),ρ_(b)/ρ_(w),C_(p)/C_(pw),λ_(b)/λ_(w),μ_(b)//μ_(w)的预测表现最好,对于试验集的预测结果的平均绝对偏差和最大偏差仅为2.02%和9.34%,远低于传热关联式预测偏差,且对于高温段h的趋势、h最大值以及h峰值位置的预测比关联式更加准确.此外,将遗传算法优化的BP(GA-BP)模型与BP模型在两种不同的适应度值计算方式下进行比较,揭示GA-BP在提高超临界传热预测精度方面的有效性.研究表明,当网络训练与适应度值计算采用相同数据时,将引起过拟合,并不能进一步提高预测精度;当网络训练与适应度值计算采用不同数据时,可使得网络泛化性能提高,预测结果的均方根偏差和最大偏差均有进一步的降低.

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。

R1234yf及R1234ze(E)研究进展概述

全球变暖指数(Global Warming Potential,GWP)为1的R1234yf和R1234ze(E),作为新一代的绿色环保替代制冷剂,因其环保特性及良好的系统性能而被广泛关注和研究。其重要性导致许多学者对其产生兴趣,而展开了大量的研究。这些研究主要集中于物理性质、传热特性以及系统性能等方面。因这两种工质在物性上与R134a相似,也有许多学者对其在R134a替换的可能性展开研究。本文在大量文献调研的基础上,简要回顾了R1234yf和R1234ze(E)的研究和应用现状。

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。

R1234ze(E)制冷剂PC-SAFT状态方程

R1234ze(E)属于氢氟烯烃类(HFOs)物质,是一种新型替代制冷工质。为了更加精确地描述其热力学性质,以PC-SAFT状态方程为基础,利用文献公开报道的R1234ze(E)的饱和液相密度及饱和蒸气压测量数据,拟合获取到PC-SAFT状态方程的3个参数。基于MATLAB软件,实现了利用PC-SAFT状态方程计算工质的热力学性质。研究结果表明:与CPA状态方程相比,PC-SAFT状态方程在计算饱和气相密度时偏差有所增大,但是在计算饱和液体密度和单相液体密度时的精度显著提升。

带闪发器中间补气的R1234ze(E)热泵系统性能分析

本文采用新型环保工质R1234ze(E)作为带闪发器中间补气型高温热泵系统的运行工质,在不同蒸发温度、冷凝温度及压缩机第一级压缩比参数条件下,分析了系统的性能系数、冷凝热量及压缩机做功量等性能,拟合了系统具有最佳性能系数(COP)时对应第一级压缩比随冷凝温度参数变化关系式。结果表明:R1234ze(E)在带闪发器中间补气型高温热泵系统运行时,具有最佳的压缩机第一级压比,使得系统具有最大的COP;相比传统无闪发器的热泵循环系统,带闪发器中间补气型热泵系统具有更好的热力性能,COP比常规热泵系统同工况条件下增加10.7%~23.4%,压缩机的排气温度下降约2.5℃。

新型制冷剂R1234ze(E)及其混合工质研究进展

低GWP值制冷剂R1234ze(E)(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)作为R134a较为理想的替代品而被关注,但其单一成分的热力学性能和传输特性并不理想,在R1234ze(E)中混入R32成分可以有效改善其热力学性能。本文概述了低GWP值工质R1234ze(E)及其与R32混合物的热物性特征、传输特性及系统运行性能方面的研究现状,并与目前常用的制冷工质进行比较分析,指出R1234ze(E)与R32混合工质有望成为新型低GWP值替代工质。

新PFASs限制法案提案下汽车空调替代制冷剂的对比与展望

随着基加利修正案在中国的通过实施,在我国汽车空调领域逐渐减少或淘汰R134a制冷剂已变成不可回避的事实,而目前国际上最主要的汽车空调替代制冷剂为R1234yf、CO_(2)和R290,目前我国在3种替代制冷剂的选用方面还没有明确方向。德国等5国也在近日提出了对PFASs的限制法案建议,R1234yf也被纳入了受限名单,使用前景不容乐观。在此背景下,从环保性、安全性、经济性以及系统性能等方面对R1234yf、CO_(2)和R290进行对比,总结了相关的研究成果和结论,并对最新的PFAS物质限制法案提案中涉及汽车空调的内容进行整理和分析,为我国汽车空调领域替代制冷剂的研究提供方向,并以此为基础对未来汽车空调替代制冷剂的选择进行展望。

新型制冷剂R1234ze(E)水平圆管内流动沸腾换热特性

新型制冷剂R1234ze(E)(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)因较低的GWP值备受制冷行业关注,有望替代R134a。在内径为8 mm水平圆管内对R1234ze(E)流动沸腾换热特性进行实验研究,并在相应实验工况下与R134a进行对比。本研究的实验工况:流动沸腾换热的饱和温度为10℃±0.5℃,热通量为5.0和10 k W·m-2,质流密度范围为300~500 kg·m^(-2)·s^(-1)。分析质流密度、热通量以及干度对R1234ze(E)和R134a饱和流动沸腾传热系数的影响。结果表明,R1234ze(E)和R134a的流动沸腾传热系数随质流密度和热通量的增大而增大;在低质流密度300 kg·m^(-2)·s^(-1)工况下,R1234ze(E)传热系数较R134a偏低14.68%左右,但随质流密度增大到500 kg·m^(-2)·s^(-1),其偏差缩小为7.35%。最后将实验结果同4种常见预估关联式进行比较,结果表明Kandlikar关联式计算结果较优,全工况范围内Kandlikar关联式对R1234ze(E)和R134a的预估值与90%的实验数据偏差在±25%以内,平均偏差分别为23.13%和11.50%,满足工程设计要求。

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。

R1234ze(E)在水平圆管内流动沸腾换热过程中摩擦压降特性实验研究

新型制冷剂R1234ze(E)(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)因较低的GWP而被广泛关注,有望在热泵中作为R134a的替代品。本文对R1234ze(E)在内径为8 mm水平管内流动沸腾过程中摩擦压降特性进行实验研究,并在相同实验工况下与R134a进行对比。实验研究的流动沸腾换热的饱和温度为10℃,热流密度为5.0 k W/m^2和10.0 k W/m^2,质流密度范围为300~500 kg/(m^2·s),并分析质流密度、热流密度对R1234ze(E)和R134a饱和流动沸腾过程中摩擦压降的影响。结果表明,在相同工况下R1234ze(E)的流动沸腾过程的摩擦压降略大于R134a,如质流密度为500 kg/(m^2·s)时,R1234ze(E)的平均摩擦压降值比R134a大8.4%左右。最后,将实验结果同四种摩擦压降经验关联式进行比较分析。