R410A替代研究进展

基于制冷剂的替代标准和实际应用,详细综述了具有高全球变暖潜值(GWP)的R410A工质在空调与热泵系统中的替代研究进展。R410A的替代冷媒包括HFCs、自然工质、HFOs和组合物工质等,总结并分析了现有替代方案的可行性以及存在的主要问题。制冷剂开发需要综合考虑环保型、安全性、热物性和经济性等多方面因素,对组合物工质替代R410A的未来发展和研究趋势进行了展望,为替代工质的开发与应用提供参考。

R32与R410A家用空调器性能对比分析

根据中国2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的整体目标,制冷空调产业制冷剂的更替速度不断加快。R32作为R410A的一种过渡性替代制冷剂,已经逐步在家用空调系统推广使用。采用实验研究的方法,采用搭配Φ5mm蒸发器的同一家用空调系统,分别采用R32和R410A作为制冷剂,在7种不同工况下对空调系统的性能进行了测试。实验分析结果表明:R32可以在不改变空调系统结构的前提下直接替代R410A;且R32系统制冷(热)能力、能效比均高于R410A;R32系统排气温度略高于R410A,且全年能源消耗率也高于R410A。研究结果为R32在家用空调系统中的更进一步推广应用奠定了良好的基础。

R410A单工质复叠制冷系统变工况㶲分析

本文搭建R410A单工质复叠制冷系统实验台,研究了蒸发温度(t_(e))和冷凝温度(t_(k))对制冷量、性能系数(COP),各组成部件及系统㶲损和㶲效率的影响。结果表明:当t_(e)从-30℃增至-10℃,系统总㶲损减小了0.722 kW,COP增大了0.75,系统总㶲效率先增大后减小,减小了2.68%。t_(k)从30℃增大至50℃,系统总㶲损增大了1.392 kW,COP减小了0.632,系统总㶲效率减小了22.01%。系统各部件中压缩机㶲损、低温级压缩机㶲损、高温级压缩机㶲损和冷凝蒸发器㶲损较大,且受t_(e)和t_(k)的影响较大,是系统薄弱部位所在。减小t_(k),增大t_(e)有利于降低系统的㶲损,提高系统的㶲效率和COP。

三维双侧不锈钢强化管内R410a冷凝工程模型研究

为评估不同三维双侧不锈钢强化管冷凝传热特性,采用实验方法对R410a在强化管内的冷凝传热进行了测试,并将结果与光滑管进行了比较。所采用的管型包括EHT-HB/D、EHT-HB、EHT-HB/HY、EHT-HX。R410a冷凝的饱和温度为318.15 K,质量流速为40—240 kg/(m^(2)·s),入口干度为0.8,出口干度为0.2。研究结果表明,对光滑管内冷凝传热系数,Cavallini模型预测精度最高,偏差在9%之内。EHT-HB/D具有最佳的冷凝综合传热-阻力特性,PF可达到1.38—1.67,这与增加流体扰动、增强湍流强度、提高排液效果相关;EHT-HX综合性能最差,PF仅有0.99—1.14,甚至逊于光滑管。EHT-HB翅片结构可以使液体更容易从翅片顶部流到槽内,增加流体的扰动。而EHTHB/HY的翅片结构,使得液体在疏水纹处不易排除,增加了局部传热热阻。随着质量流速的增加,PF均呈现先下降后缓慢增加并趋于平缓。修正后的Huang模型,预测所有管型的冷凝传热系数偏差在±30%之内。

R410A在内螺纹管内无润滑油沸腾换热实验研究

为了建立无润滑油的实验台,采用液压隔膜泵为动力循环,以R410A和R22为工质在水平内螺纹铜管(φ5mm和φ9.52mm)中进行了沸腾换热实验研究,并对二者沸腾换热性能做了对比。分析讨论了制冷剂质量流速、管外水流量变化、强化管的管径对压降和换热系数影响。结果表明:换热系数随着流量的增大而增大,管径的大小对换热系数的影响较大,在相同的流量下,9.52mm管径的换热系数是5mm的1.32～7.22倍,5mm管径的压降是9.52mm管径的1.48～2.68倍。

R410A-油在5mm小管径光管内流动沸腾的阻力特性

为了促进环保制冷剂R410A在制冷空调紧凑式换热器设计中的实际应用，研究了R410A-油混合物在小管径光管内的流动沸腾摩擦压降特性．测试管的外径为5mm，内径为4．18mm．实验结果表明：对于纯制冷剂R410A，小管径管内的摩擦压降随着干度的增大先增大后减小，峰值出现在干度为0．7～0．8左右处；R410A-油混合物的摩擦压降随平均油浓度、干度和质量流率的增大而增大，当油的平均质量分数Wno从0％增长到5％，在于度为0．9的高于度工况下，摩擦压降最大可增加80％～120％．R410A-油混合物在5mm小管径光管内流动沸腾的摩擦压降与7mm光管相比大约增大10％～50％．基于混合物性开发了R410A-油混合物在5mm小管径光管内流动沸腾的摩擦压降关联式，新的关联式预测值与94％的实验数据误差在±20％以内，平均误差为8．5％．

R410A-油混合物在5mm内螺纹强化管内流动冷凝的摩擦压降实验研究

实验研究了环保制冷工质R410A-润滑油混合物在5 mm内螺纹强化管内流动冷凝的摩擦压降特性,探索了平均油浓度、干度和质流密度对摩擦压降的影响。实验测试工况为:冷凝温度为40℃,质流密度为200～400 kg·m^(-2)·s^(-1),热通量为4.21～8.42 kW·m^(-2),测试段入口干度为0.3～0.9,油浓度为0～5%。实验结果表明,对于纯制冷剂R410A和R410A-油混合物,摩擦压降随着质流密度和干度的增大而增大;对于R410A-油混合物,油的存在对混合物的摩擦压降的影响与干度有很大关系,中低干度时会减小压降,而高干度时会增加压降。在中低干度时,R410A-油混合物的摩擦压降当平均油浓度从0增长到5%时,最大可减小29%;在高干度时,当平均油浓度从0增长到5%时,最大可增加8%。

采用R410A的变频房间空调器的理论与实验研究

对采用R410A和直流变频涡旋压缩机的房间空调器的节能特点进行分析。采用分布参数法建立该种空调器的稳态数学模型,运用该模型计算制冷量、功率和能效比随运行频率变化的趋势,并在中南大学空调器性能试验台上测试该空调器的性能。研究结果表明:制冷量、功率和能效比的平均相对误差分别为2.9%,6.2%和3.9%,模型基本可靠;变频空调器在20Hz运行时能效比高达4.3,而在100Hz运行时能效比低于2.5,因此,在选用变频空调器时,应选择制冷量较大的空调器,避免超频运行。

R410A的流动沸腾换热性能

In order to improve the convective boiling heat transfer of R410A,the micro-fin tube was used to enhance heat transfer.The experimental studies on the horizontal micro-fin tube and smooth tube were conducted by using R410A as the working fluid.Several factors affecting heat transfer coefficients were analyzed, such as mass flux, heat flux, and quality.The circumferential wall temperature variation of the testing tubes with R410A as the working fluid was observed and analyzed.The heat transfer enhancement factor of the micro-fin tube against the smooth tube was about 1.6 to 2.2.The preliminary experiment data were useful for further research.

R410A-油在Φ7mm水平直光管内流动沸腾阻力特性

研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直光管内的流动沸腾摩擦压降特性,探索了油的平均质量分数、干度和质量流率对摩擦压降的影响.实验测试管为光管,长度为2m,外径为7.0 mm,内径为6.34 mm.实验结果表明,R410A-油混合物在光管内流动沸腾的摩擦压降随平均油浓度、干度和质量流率的增大而增大,当油的平均质量分数从0增长到5%时,压降最大可增加50%.开发了适用于R410A-油混合物光管内的流动沸腾摩擦压降关联式,新的关联式预测值与92%以上的实验数据偏差在±15%以内,平均误差为6.6%,最大误差为29.4%.

润滑油对小管径强化管内R410A流动冷凝压降特性的影响

对环保制冷工质R410A与润滑油混合物在4mm小管径内螺纹强化管内流动冷凝的压降特性进行了实验研究,分析了润滑油对流动冷凝摩擦压降的影响.结果表明,在干度小于0.6时,润滑油会减小R410A在4mm强化管内的冷凝摩擦压降,最大可减小12%;而在干度大于0.6时,润滑油会增大R410A在4mm强化管内的冷凝摩擦压降,最大可增加13%.结合已有文献中的数据,基于混合物性建立了适用于R410A-油混合物在小管径强化管内流动冷凝的压降关联式,关联式预测值与94%的实验值误差在±30%以内.

R410A和R407C热力性质简化计算

采用隐式三次多项式拟合了 R2 2主要替代工质 R41 0 A和 R40 7C的热力性质 ,给出了形式统一的制冷剂热力性质简化模型 ,分析了隐式拟合过程中出现的分岔问题并提出了解决方法 ,从而进一步完善了模型的一致性和稳定性 .与参考模型比较 ,该模型在饱和区的相对误差绝对值的最大值为 0 .1 9%、平均误差为 0 .0 7% ,在过热区的相对误差绝对值的最大值为 0 .6 1 %、平均误差为0 .1 8% ,计算速度平均提高一个数量级 ,适用于基于计算机辅助设计的产品设计和优化计算 .

小管径强化管内R410A-油混合物流动沸腾阻力特性

实验研究了环保制冷工质R410A-润滑油混合物在5 mm小管径内螺纹强化管内流动沸腾的摩擦压降特性.实验结果表明,对于纯制冷剂R410A,摩擦压降随着干度的增大先增大后减小,峰值出现在干度为0.7～0.8左右;R410A-油混合物的摩擦压降随油平均质量分数、干度和质流密度的增大而增大,当油平均质量分数从0增长到5%时,在干度为0.9的高干度工况下,摩擦压降最大可增加120%.R410A-油混合物在5 mm强化管内流动沸腾的摩擦压降与7 mm强化管的相比约增大10%～30%;用已有的7 mm强化管的压降关联式预测5 mm强化管的压降时,误差为±40%.以R410A-油混合物在7和5 mm强化管内摩擦压降的实验值为基础,建立了基于混合物物性的R410A-油混合物在不同管径强化管内的摩擦压降关联式.该关联式的预测值与95%的实验值误差在±20%以内.

R410A应用于内螺纹强化管的蒸发实验研究

R410A不会与臭氧发生反应,即不会破坏臭氧层,是国际公认的用来替代R22最合适的的冷媒之一。实验研究了环保替代制冷工质R410A、R22在水平内螺纹强化管管内蒸发的换热特性,探索了水流速度对换热特性、压降的影响。实验结果表明:制冷剂R410A、R22的换热系数和压降随质量流速的增大而增大,当质量流速小于300 kg/s.m2时,两者的换热系数hr和压降Δp曲线基本吻合,当质量流速大于300kg/s.m2时,R410A的换热系数hr和压降Δp小幅增加,而R22的换热系数hr和Δp增加幅度较大。因此在质量流速要求不太大的情况,R410A比R22有更好的换热效率和较小的压降,可以用来替代R22。

润滑油对R410A在小管径水平光管内流动冷凝摩擦压降的影响

实验研究了润滑油对R410A在外径3、5 mm光管内流动冷凝摩擦压降的影响.研究表明,润滑油的存在减小了R410A在光管内的冷凝摩擦压降,R410A油-混合物的摩擦压降比纯R410A的摩擦压降最大下降了19%;润滑油降低冷凝摩擦压降的影响随着平均油浓度的增大而增大,而随着质流密度和干度的增大而减小.基于混合物性建立了适用于R410A-油混合物在小管径光管内流动冷凝的摩擦压降关联式,该关联式的预测值与实验值误差为-20%^+30%.

R410A空调器空泡系数模型适用性的实验验证

为了找到适用于R410A空调器两相制冷剂质量计算的空泡系数公式,提出了一种可以方便地测量换热器中制冷剂质量的准在线液氮称重法(QOMM),检验了该方法的测量精度,并建立实验台测量了不同空调工况下空调器换热器中的制冷剂量.基于所测制冷剂质量,验证了11种两相流体空泡系数模型对于R410A空调器的适用性.结果表明,QOMM具有较高的测量精度,R410A空调器制冷工况下空泡系数公式宜采用Hughmark模型,而热泵工况下宜采用Premoli模型.

R410A直膨式太阳能热泵热水器制冷剂分布特性

为了研究制冷剂在直膨式太阳能热泵系统中的分布和迁移特性，在建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型和系统制冷剂充注量模型的基础上，编制了以R410A（二氟甲烷和五氟乙烷的混合物）为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序。将以R22（二氟一氯甲烷）为工质的直膨式太阳能热泵热水系统理论计算值与试验数据进行了对比分析，验证了系统数学模型的可靠性。在维持太阳能集热/蒸发器出口过热度不变的条件下，模拟分析了水箱水温、系统制冷剂充注量、压缩机转速等运行参数和太阳辐射强度、环境温度等环境参数对系统内部制冷剂分布的影响特性。模拟结果表明：制冷剂主要存在于冷凝器和太阳能集热/蒸发器内部，占系统制冷剂充注量的70%～90%；运行参数和环境参数的变化对冷凝器和太阳能集热/蒸发器内部的制冷剂分布有很大影响，而对压缩机和管道内部的制冷剂分布影响很小。研究结论可以为优化系统性能和减少系统制冷剂充注量提供科学依据。

泡沫金属对圆管内R410A流动沸腾压降特性的影响

对填充泡沫金属的圆管中R410A流动沸腾的两相流压降特性进行了实验研究。实验对象为两根内径13.8mm,分别填充5PPI/95%孔隙率和10PPI/95%孔隙率的泡沫铜的圆管。实验工况涵盖:蒸发压力995kPa;质流密度30～90kg.m-2.s-1;热通量5.9～16.5kW.m-2;入口干度0.175～0.775。实验结果表明:泡沫金属显著增加制冷剂流动沸腾的压降,在入口干度为0.775,质流密度为90kg.m-2.s-1时,内嵌10PPI泡沫金属的圆管中的压降梯度达56kPa.m-1;泡沫金属PPI越大,压降增加越多,相同工况下内嵌10PPI泡沫金属圆管中制冷剂流动沸腾的压降是内嵌5PPI泡沫金属圆管中的压降的1.2倍左右。根据实验数据开发了适用于填充泡沫金属的内径13.8mm圆管中的流动沸腾的压降关联式,结果表明90%的预测值与实验值的偏差在±15%以内。

R32灌注式替代R410A家用空调的试验研究

R32具有良好的热物性、环境性能和循环性能,具有极大替代R410A工质的潜力。采用R32对R410A空调系统进行灌注式替代试验,研究结果表明,系统灌注R32后,制冷剂充注量减少了30.4%,制冷量提高了8.5%,性能系数提高了7.1%。

R410A水源热泵空调机组变进水温度运行特性分析

对以R410A为制冷剂的水源热泵空调机组进行了变进水温度运行的试验研究。制冷工况进水温度为21～36℃的范围内,制热工况在进水温度在6-21℃的范围内,进行了机组制冷量、制热量、输入功率、EER/COP、吸气和排气压力、压比、吸气和排气温度等特性随进水温度变化的测试,分析了R410A机组在变进水温度下制冷和制热运行的特性,实验研究结果表明在目前极力推广使用的地源热泵空调机组(水源热泵空调机组的一种)中,如果地源埋管系统设计不合理,不仅不节能而且更耗能,且在制冷运行时更为明显。本文为R410A水源热泵空调机组的设计与工程应用提供了试验参考依据。