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。

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。

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/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。

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。

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。

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。

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。

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。

R32/R134a混合工质水平管内流动凝结换热的实验研究

R32/R134a非共沸混合工质是近期比较理想的R22替代物之一。但迄今为止,报道其管内凝结换热性能研究的实验和数据都很少。在已有的报道中,Torikoshi和Ebisu以及Ro等人都只对R32质量分数为30％这种浓度配比下的R32/R134a混合物进行了管内凝结换热实验。Doerr等人则对R32质量分数为10％和25％时的R32/R134a混合工质的水平管内流动凝结换热系数进行实验测量。可以说已研究过的浓度配比和已获得的实验数据都还很少。本文对R32质量分数分别为10％,19.9％,30％,40％,51.9％和60.

R1234ze/HCs非共沸混合工质热泵系统循环性能分析

在热泵热水器名义工况下,本文建立了热泵系统循环热力学模型,利用EES程序对混合工质R1234ze/HCs及对应的纯工质热泵系统循环性能进行了对比分析。结果表明:R1234ze/R600在质量分数(20/80)和R1234ze/R600a在质量分数(40/60)存在最优配比,对应的最大制热COP_h分别为3. 41和3. 32,而R1234ze/R290则呈现单调下降趋势。R1234ze/R600(20/80)系统的制热COP_h比R1234ze/R600a(40/60)、R1234ze、R290、R600、R600a系统分别高2. 7%、17%、0. 09%、16. 3%和17. 8%,排气温度为76. 9℃,冷凝压力为0. 711 MPa,压比为6. 32,有望成为新型替代工质。

强非共沸工质R1234yf/R170/R14系气液相平衡的模拟

超额吉布斯自由能-状态方程法(G^E-EoS)是继传统的状态方程法和活度系数法之后预测气液相平衡的一个新思路。本文采用PRWS-UNIFAC-PSRK模型对R161/R1234yf、R32/R125/R134a及强非共沸工质R1234yf/R170/R14系的气液相平衡数据进行计算。结果表明:R161/R1234yf系压力和气相组分质量分数的计算值与实验值的偏差在±1.5%和±0.02以内,优于REFPROP9.0软件的计算结果,而R32/R125/R134a系的偏差分别在±4%和±0.02以内。根据计算结果及三维相平衡图发现,R1234yf/R170/R14在质量分数比为0.4/0.2/0.4附近时体系的温度滑移现象最为明显,最大的滑移温度达到72.5 K;且R1234yf组分的质量分数越大,泡点温度与露点温度越高。

R134a/R125混合工质管外沸腾换热特性研究

对水平管外纯R134a和三种不同浓度的R134a/R125混合工质池沸腾换热性能进行了试验研究。在试验研究的基础上对二元混合工质的沸腾换热进行理论分析,并提出了二元混合工质的沸腾换热预测关联式。在实验范围内,实验值与预测值的最大偏差不超过±20%,可以满足工程应用的需要。

R1234ze(E)/R41混合工质用于热泵系统的可行性分析

通过分析R1234ze(E)/R41混合工质的环保及安全特性、溶油性、温度滑移和循环性能,对其应用于热泵系统的可行性进行了分析。对名义工况下该混合工质用于热泵热水器系统的循环性能进行了计算。结果表明:R1234ze(E)/R41最优质量配比为91/9,此时其对环境的影响较小,且与R22系统相比,其系统的制热性能系数COPh提高了14.15%,冷凝压力和排气温度均相对较低,但其压比略有升高;在最优质量配比区间内,R1234ze(E)/R41系统的COPh值变化较小。因此,R1234ze(E)/R41(91/9)可在热泵系统中替代R22。

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。

混合工质R32/R134a对环境的影响分析

根据直接温室效应和间接温室效应的概念 ,引入了耗电量与CO2 排放量之间的转换关系 ,对混合工质R32 /R134a、R134a、R2 90及原制冷工质R12的环境影响进行了分析 ,认为间接温室效应在环境影响中占有相当大的比例 .通过比较得出混合工质R32

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和R134a制冷及制热性能实验研究

通过搭建实验台,对R1234yf的制冷及制热性能进行测试,并与R134a进行比较。测试结果表明,相同工况下,采用同一压缩机,R1234yf的排气温度更低,能在更大的工况范围内运行;R1234yf功耗比R134a高0.76%~5.18%;R1234yf的制冷量和制冷COPc与R134a相比因工况的不同而大小不同;R1234yf的制热量和制热COPh与R134a相比分别小0.75%~27.08%和1.50%~29.96%。

三元混合工质R32/R125/R134a的组分浓度变化特征线及其对循环性能的影响

混合工质的充灌或泄漏都可能造成制冷空调系统中工质组分浓度发生变化,影响系统性能。本文研究了R407系列混合工质组分浓度变化的特性,获得了组分浓度变化的特征线,并研究了当组分浓度沿特征线变化时,制冷空调系统循环性能的变化规律,可用于指导采用R407工质的系统设计。