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。

R1234yf/R134a应用于汽车空调系统的性能研究

选取R1234yf与R134a两种不同配比(56∶44与89∶11)混合而成的新型混合制冷剂对R134a汽车空调系统进行直接替代实验研究。结果表明:相同工况下,三种制冷剂压缩机排气压力相差不大;混合制冷剂循环流量均大于R134a且具有更高的压缩机容积效率;混合制冷剂制冷量与R134a相差不大,但压缩机功率较高。从性能系数上看,R134a优于两种不同配比的混合制冷剂,但差异在6.5%以内。因此,这两种低GWP混合制冷剂用于汽车空调R134a直接替换具有可行性。

R1234yf/R134a混合工质应用于汽车热泵系统的可行性研究

针对汽车空调广泛使用的制冷剂R134a存在严重的环境问题,课题组提出将2种不同混合比例的R1234yf/R134a混合工质应用在汽车热泵空调系统中,并通过实验对比分析了不同工况下R1234yf替代R134a的可行性。通过REFPROP 9. 0分析了混合工质及R134a的环境性能和热力学性质,理论上表明混合工质可替代R134a;通过搭建汽车热泵空调试验台在不同的制冷、制热工况下进行实验,并得出结论:在各个工况下,混合工质的排气温度均低于R134a,排气压力差别不大;制冷量、制热量方面,混合工质与R134a相差很小;另外,由于混合工质对压缩机功耗的要求更高,因而混合工质系统的能效比值CCOP略低于R134a系统,但差值不超过7%,在可接受范围内。因此,R1234yf/R134a混合工质具有替代R134a应用于汽车热泵空调系统中的可行性。

混合制冷剂R1234yf/R134a PVTx性质的实验研究

为了获得混合制冷剂R1234yf/R134a的热物性数据,本文利用Burnett法为基础搭建的高精度PVTx实验台,在温度为268-323 K时,测定了质量分数为55%/45%,50%/50%和45%/55%混合制冷剂R1234yf/R134a的PVT性质,最终拟合了三种不同配比的混合工质的气态维里方程,方程和实验数据具有较高的重合度。

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。

采用R1234yf/R134a混合工质制冷剂冰箱的试验研究

针对目前家用冰箱所使用的R134a制冷剂存在消耗臭氧潜能值和全球变暖潜能值高的问题,提出了使用R1234yf及其混合物来代替R134a的设想,从而使家用冰箱更环保更安全。课题组研究了R134a与R1234yf的热物性并得出了混合制冷剂的配比;选用一台BCD-141WBJ家用冰箱搭建实验系统;采用LabView软件并结合各类传感器组成数据采集系统;对所得的数据进行处理分析,实验结果表明R1234yf及其混合制冷剂能够在不改变现有冰箱结构的条件下代替R134a,并且能效比不会明显下降。

R1234yf/R134a/R152a用作汽车空调制冷剂的可行性分析

使用PR方程结合vdW法则编制三元混合工质R1234yf/R134a/R152a (0.71/0.12/0.17)的热力性质计算程序,在此基础上对其热力学特性、不同蒸发温度下的循环性能、安全性、环保性及与润滑油的互溶性进行理论研究。研究发现,新型混合工质的热力学特性与R134a相近,其COP、单位质量制冷量、排气温度分别较R134a低2.93%~4.46%、12.90%~14.59%、4.3~6.6℃,单位体积制冷量相当,整体循环性能不弱于R513A和D4Y;安全等级为A2L,与聚酯类润滑油互溶性较好,具备在汽车空调中对R134a进行直接灌注式替代的潜力。

R1234yf/R134a混合物在汽车空调中替代R134a的实验研究

在使用微通道换热器的汽车空调系统中,实验研究了新型混合制冷剂R1234yf/R134a(质量比为89∶11)替代R134a的可行性。实验结果表明,R1234yf/R134a和R134a的制冷量相似,R1234yf/R134a的COP比R134a低4%~9%,R1234yf/R134a的平均压缩机排气温度比R134a低10℃。通过添加质量分数11%的R134a,可以使R1234yf/R134a不可燃。此外,R1234yf/R134a没有臭氧消耗潜力,全球变暖潜能值小于150,符合欧洲汽车空调标准的要求。在几乎不改变原汽车空调系统的情况下,R1234yf/R134a可用作R134a的环保替代品。

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。

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。

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。

新型制冷剂HFO-1234yf/R134a/DME的理论与试验研究

提出一种在汽车空调应用中替代R134a的新型制冷剂HFO-1234yf/R134a/DME。利用数据库REFPROP 9.0,通过自行编制的软件对该制冷剂的热力学性能和循环性能进行理论分析,并在电量热器制冷剂循环性能测试装置上,对R134a和HFO-234yf/R134a/DME进行试验研究。理论与试验研究发现,新型制冷剂的制冷量比R134a略小,循环性能系数(COP)也略低,而排气温度比R134a低12℃左右。该新型制冷剂具有替代R134a的潜在可行性。

R1234yf/R290/R134a系气液相平衡的模拟

本文从理论方面研究了混合制冷剂的相平衡特性,基于Peng-Robinson(PR)状态方程与Wong-Sandler(WS)混合法则,结合Predictive Soave Redlich Kwong(PSRK)方程中使用的UNIFAC基团贡献法,构建了混合物气液相平衡预测模型(PRWS-UNIFAC-PSRK)。结果表明:二元混合物R32/R1234yf的压力及气相质量分数的模拟结果与实验值偏差分别在±2.5%和±0.02内;三元混合物R134a/R1234yf/R600a的压力及气相组分质量分数计算值与实验数据的偏差基本在±3%和±0.04内;建立了R1234yf/R290/R134a系的三元相平衡图,当质量分数在0.25/0.70/0.05左右时存在共沸点。通过采用多参数状态方程,改进活度系数模型,获取更为准确的二元相互作用系数,可进一步提高模型的预测精度。

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。