替代制冷剂R134a/R290与润滑油的互溶性实验研究

制冷剂与润滑油的互溶性关系到压缩机能否顺利回油及系统安全,对机组性能有较大影响。虽然HFCs类制冷剂与矿物油不相溶,但添加碳氢化合物可以改善其与矿物油的互溶性。近共沸混合制冷剂R134a/R290(质量分数:60%/40%)的热物性、循环性能与R22非常接近,笔者对它与矿物油的互溶性进行实验研究,结果表明它与矿物油互溶性良好,可以保证系统具有良好的回油特性,从而很好地实现对现有R22机组的灌注式替代。此外,笔者还探讨了该混合制冷剂与POE油的互溶性问题,证明同样具有良好的互溶性。

近共沸制冷剂R134a/R290的研究

当R134a的质量在 5 5 %～ 6 5 %之间时 ,R134a/R2 90混合物是近共沸混合物。它可以作为R2 2的替代制冷剂 ,并具有优秀的循环性能。这种制冷剂用在空调器中是安全的 。

微小通道内超临界R134a流动传热特性

超临界有机朗肯循环(supercritical organic Rankine cycle,SORC)是回收中低品位能源较理想的新型动力循环技术之一,而超临界有机工质的传热特性严重影响了系统能效,目前已成为制约有机朗肯循环技术向前发展的瓶颈。基于此,本文实验研究了超临界R134a在2mm微小通道内的流动传热特性,参数范围为:热流密度60~120kW/(m^(2)·s),质量流速800~3000kg/(m^(2)·s),压力4.1~5.1MPa,工质进口温度20~100℃,探讨了热流密度、质量流速、压力、流体焓值等参数对传热特性的影响规律。结果表明,传热系数随流体温度的升高先增加后减小,随质量流速的增加而增加,随着热流密度和压力的增加而减小。流体焓值在拟临界值附近出现压降平缓区。根据实验数据拟合得到了微通道内R134a的传热关联式,该关联式预测误差均在±10%之内,具有良好的预测精度。

R290、R454C替代R404A在商用冰箱中的应用性能对比研究

R404A在轻商设备中应用广泛,目前《基加利修正案》中明确规定了制冷剂替代进程,R454C和R290由于GWP更低,成为商用冰箱中替代前景较好的制冷剂。为了对比这3种不同工质在商用冰箱中的应用性能,在焓差实验室中测试了4款不同规格的小型商用冰箱,并对比了R404A、R454C和R290系统的充注量、耗电量、材料成本与碳排放量等参数。研究结果表明:相比R404A系统,R454C系统24 h耗电量可降低约5%,总碳排放量减少约15%;替换为R290后,系统充注量大幅降低,仅为R404A的20.6%~34.3%,大幅降低了制冷剂充注成本,且24 h耗电量可降低约15%~30%,碳排放量降低25.3%~43.7%。

R134a水合物蓄冷系统的散流器优化

为了强化R134a水合物连续制备系统的蓄冷性能,采用Fluent软件模拟不同单圈喷嘴个数(4个、6个)及不同环径比(0.5D,0.6D,0.7D,0.8D,0.9D)散流器模型的气液接触特性。根据数值模拟的结果加工了性能较好的b4型散流器(喷嘴个数4、环径比0.8 D)和c4型散流器(喷嘴个数6、环径比0.8 D),通过实验对比b4型、c4型及a型散流器(原始散流器、喷嘴个数3、环径比0.4 D)对R134a水合物蓄冷性能的影响。结果表明:与a型散流器相比,b4、c4型散流器对R134a水合物蓄冷性能均有强化作用。当系统采用c4型散流器时,各项蓄冷性能均达到最佳:平均蓄冷速率为0.345 kW;总蓄冷量为926.47 kJ;水合物生成质量为912.54 g。研究表明:散流器优化对于本系统的R134a水合物蓄冷系统性能具有明显强化作用。

R134a及其混合物管外凝结换热特性的试验研究

针对制冷剂R134a及其与R125的混合物,在光管及强化管外的凝结换热特性进行了试验研究。研究表明:R134a在光管外凝结换热系数的变化与Nusselt理论解相吻合;与光管相比,强化管外凝结换热系数更高,当热流密度为25 kW/m^(2)时,R134a的强化倍率为15.27,而R134a/R125在R125占比分别为6%、12%、18%下的强化倍率分别是7.45、5.74、5.38,R417A的强化倍率为6.69。对于光管,含R125的R134a混合物凝结换热系数随热流密度的增大而减小;对于强化管,则随热流密度的增大而增大。

R290小型文丘里分流器与新型整流喷嘴式分流器的仿真与实验对比研究

为了解决小型多支路蒸发器因制冷剂分配不均匀导致换热性能下降现象,设计了小型制冷系统蒸发器新型分流器。基于欧拉多相流模型,建立小型文丘里分流器和整流喷嘴式分流器的物理模型和数学模型,并通过CFD模拟和实验,对此两种分流器内部的流型流态和分流均匀性展开对比研究。模拟结果表明,在不同流量、不同干度下,整流喷嘴式分流器质量流量和干度不均匀度均小于文丘里分流器。实验结果表明,文丘里分流器中未形成均匀稳定的环状流,而在整流喷嘴式分流器中形成稳定环状流,且实验测试的后者的体积流量不均匀度远小于前者,进而也验证了与传统文丘里分流器相比,新型整流喷嘴式分流器对R290制冷剂的分流效果更优。

替代制冷剂R290与R404A的对比特性研究

本文研究了R290与R404A在低温转子式压缩机中的性能差异,在冷凝温度54.4℃,蒸发温度-23.3℃,根据理论及实测数据得出结论,R290制冷能力比R404A低16%左右,功率、电流比R404A低20%左右;在冷凝温度54.4℃,蒸发温度-6.7℃,根据理论及实测数据得出结论,R290制冷能力比R404A低14%左右,功率、电流比R404A低20%左右。

欧洲R290与R32变频空调性能对比实验研究

作为天然工质,R290凭借其良好的环保性能优点,成为家用空调领域重要替代环保制冷剂。通过对R290和R32热工性能进行理论对比,并通过实验对比验证了同配置换热器下两种制冷剂变频空调器的能力和能效,结果表明,当R290的充注量仅为R32的54%时,通过调试R290空调器可达到与R32空调器相同的能力和同等水平的能效,证明R290制冷剂可以很好地替代R32制冷剂。

R290空调器节流特性优化分析

目前部分R290空调器压缩机润滑油选用低互溶性的PAG油,在满足粘度条件的情况下,采用低互溶性的润滑油有利于减少系统充注量。由于R290空调器具有低充注量和压缩机大排量的特点,在低温工况下,互溶性较差的制冷剂/润滑油混合物,容易分层流动,制热化霜再启动时可能会出现节流异常现象。文章从R290压缩机回油、节流特性、膨胀阀开度控制等方面对低温工况下R290空调器出现节流异常现象进行分析并优化验证。

R290家用空调器性能研究

为了探讨R290在家用分体空调器中替代R32的优化方向,对R290和R32进行了热物性对比分析、热力循环计算及同平台下两种制冷剂整机测试分析。系统循环计算结果表明R290逆卡诺理论循环性能优于R32;整机测试结果表明R290额定制冷能效比减少16.8%,额定制热能效比减少5.6%。R290整机系统能效衰减的主要原因在于R290饱和温度随压力波动的稳定性差,因此降低低压侧压力损失成为R290系统提效的重要方向。

R290高背压旋转压缩机极端环境下储液器热分析

以制冷剂R290为研究工质,主要分析了极端环境下旋转压缩机气液分离器(储液器)中产生的无效过热情况及其对性能的影响程度。首先利用计算流体动力学(CFD)技术建立了储液器详细的流固耦合仿真模型用于研究极端环境储液器的吸气加热情况;其次分析了极端环境下储液器内的吸气加热对压缩机性能的影响。结果表明,极端制热条件下储液器的吸气加热温升比极端制冷大;减小储液器内的吸气温升对压缩机性能提升明显。研究工作将为极端环境下储液器传热优化及其压缩机性能提升提供一定参考。

近共沸制冷剂R290/R134a PVTx性质的实验研究

为了获得混合制冷剂R134a/R290的热物性数据,搭建了高精度PVTx实验系统。以Burnett法为基础,测定了R134a/R290质量分数为50%/50%、55%/45%和60%/40%在温度为252 K^320 K的PVT性质,并且拟合了三种不同配比的混合工质的气态维里方程。实验数据与方程的平均误差为1%左右,具有较好的重合度。

中高温热泵混合工质R13I1/R290/R600a替代R134a的理论研究

针对普通R134a热泵制取中高温热水过程中存在的冷凝压力过高、系统效率低、不环保及无法直接替代等问题，提出一种新型中高温热泵混合工质R13I1／R290／R600a。建立基于该工质的热力循环模型，计算该循环的热力特性。结合气象数据，对其进行多工况计算并与已有的工质R134a、MIX1和MIX2对比分析。研究结果表明该新型混合工质的循环性能与同模型常温热泵工况下R134a的循环性质大致相同，且其环境性能优良：ODP为零，GWP小于20，温度滑移小于4℃。单位容积制热量略低于R134a，分别比MIX1和MIX2平均高16．7％、1．3％；COP分别比R134a、MIXI和MIX2平均高9．2％、4．1％和0．7％。综合循环性能较对比工质更优越，适用于冷凝温度为70～90℃，循环温升低于75℃的热泵工况。

R290变频热泵空调器性能的实验研究

R290是一种高效环保的制冷剂,其在空调器上的应用具有十分广阔的前景.从理论上比较了以R290作为工质的系统与其他制冷剂系统的性能,并对某型号变频家用分体式空调器进行了实验研究,测试了不同环境温度下空调器制冷和制热的性能.研究结果表明:R290空调系统理论上COP高于R410A和R32,与R134a接近;在制热工况下,R290变频热泵空调器在环境温度从12℃变化到-12℃时,实测能效比从3.78较为均匀地变化到2.79;制冷工况下,环境温度从29℃到43℃时,能效比从2.26下降到1.91,制冷功耗在1.5 kW附近上下波动;R290家用空调系统的排气温度远低于R32,但送风温度的控制仍有改善空间.本研究为R290变频空调的优化提供了参考.

低GWP制冷剂R32和R290的选择对比研究

列举了替代制冷剂R32、R290和R410A特性参数,以单级蒸气压缩制冷系统为研究对象,并基于SOLKANE软件模拟结果,对比分析了在不同工况下3种制冷剂的循环性能。结果表明:R32和R290因其较低的GWP而备受青睐;R290在低温和中高温空调系统中的COP相对于R32和R410A最高;在小型制冷装置中,R290较R32在循环性能上更具优势;增加液体过冷度,对R410A最有利;增加吸气过热度,R290的COP最小且衰减最为严重,R32的COP和单位容积制冷量均呈下降趋势;R32在小型制冷装置中替代R410A具有一定的可行性,研究结果为替代制冷剂在单级蒸气压缩制冷系统的应用提供了参考意见。

R290低压比热泵高补气过热度循环研究

天然工质丙烷(R290)GWP接近零,对环境友好,热物理性质优良,具有良好应用前景。高背压旋转压缩机运行压比小时,R290绝热指数小导致的排气温度低特点突出。R290在高背压旋转压缩机油池中溶解度大,R290/润滑油混合物黏度低,可能难以满足曲轴/轴承系统润滑,影响压缩机可靠性。通过研究低压比工况下,R290在润滑油中溶解度及R290/润滑油混合物黏度与其过热度的关系,提出高补气过热度经济器循环,利用冷凝器出口高温与补气饱和温度的温差带来的剩余热量提高补气过热度,从而控制排气过热度和R290/润滑油混合物的黏度。同时,高补气过热度经济器循环可以有效提高系统性能,蒸发温度-2.89℃,冷凝温度51.5℃时,相比单级循环,COP提升11.4%,单位容积制热量提升23.4%。

R290替代R134a在冷柜系统的研究和应用

本文从理论上分析了用R290替代R134a的可行性。经过热力循环计算的对比,认为R290与R134a的各种热力学性质比较接近。在使用R290替代R134a时,R290体现出比R134a更为优越的性能和效率,可以实现低温制冷和快速制冷,对系统整体性能有提升。并通过匹配实例验证了R290替代R134a系统不仅减少了工序,降低了操作难度,还很好地降低了产品成本。

Tween 80强化R134a水合物蓄冷的实验研究

基于压缩式制冷循环的R134a水合物连续制备系统,研究不同压力下添加不同质量浓度的Tween 80对R134a水合物生成和蓄冷特性的影响。结果表明:与纯水体系相比,三种不同初始压力(0.15 MPa、0.20 MPa和0.25 MPa)下,添加不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)的Tween 80对R134a水合物生成均有促进作用。当初始压力为0.25 MPa、Tween 80浓度为1.5%时,系统的蓄冷性能最好,此时蓄冷时间最短(35.44 min),总蓄冷量最大(943.65 kJ),水合物生成量最大(1200.56 g)。在初始压力为0.25 MPa条件下,1.5%浓度的Tween 80与不同浓度(0.1%、0.5%、1.0%和1.5%)正丁醇进行复配时,随着正丁醇浓度的增大,系统蓄冷性能先升高后下降,在正丁醇浓度为0.5%时系统的蓄冷性能最优,与只添加1.5%浓度Tween 80体系相比,当正丁醇浓度为0.5%时,蓄冷时间缩短了33.89%,总蓄冷量增加了2.60%,平均蓄冷速率提升了55.19%。

水平微细圆管内R290流动沸腾流态可视化研究

本文对水平微细圆管内R290流动沸腾的流态进行了可视化研究,分析不同管径下流动沸腾换热主要流态形式及影响因素,基于理论流态图对比分析流态转变规律。实验工况:热流密度1~70 kW/m^(2),质量流率50~1020 kg/(m^(2)·s),饱和温度-10~25℃,管径1~3 mm,干度0~1。实验中共观察到8种R290微细通道内流动沸腾换热流态,其中间歇流和波状流为3 mm管的主要换热流态,弹状流和环状为1 mm管的主要换热流态;实测流态图中3 mm管的泡状流、混状流,2 mm管的泡状流,1 mm管的弹状流与D&W流态转变准则较为吻合,而2 mm管和1 mm管的离散流区域匹配性较差;管径的变化对流态有重要影响,随着管径的减小,气泡形状、流态形式、流态分布及流态转变曲线均发生变化,管径微尺度效应出现。