自复叠制冷技术研究进展

自复叠制冷技术在低温领域的应用十分广泛。本文首先介绍了自复叠制冷技术的原理,并与单级压缩、多级压缩及复叠制冷技术进行比较,指出了自复叠制冷技术具有结构简单、制冷温区宽的优势。从自复叠制冷系统的循环特性、混合工质的选择和配比优化、系统流程优化三方面,对当前自复叠制冷技术的研究进行分析总结。最后,展望该技术的发展前景,为拓宽该技术的应用提供参考。

二氧化碳制冷技术在农产品冷链物流保鲜中的应用研究进展

随着中国“双碳”政策措施的逐步落地,绿色环保的新型制冷技术成为发展重点。二氧化碳(CO_(2)/R744)作为无色、无味、无毒、不可燃的天然工质,具有热稳定性好、单位容积制冷量高、全球温室效应低的特点,是一种理想的传统制冷剂替代品。CO_(2)制冷技术逐步应用于农产品仓储物流、制冰、空调等领域,但当前中国农产品仓储物流过程普遍存在能耗高的突出问题,亟需研发绿色节能制冷技术。该文阐述了CO_(2)制冷原理与发展历程,并从制冷系统、制冷设备及相关配件的角度,深入分析了CO_(2)制冷技术与压缩机、换热器、节流装置等CO_(2)制冷设备的国内外研发情况;综述了CO_(2)制冷技术在农产品储存和运输环节中的应用进展,提出了亟待解决不同工况下CO_(2)制冷设备匹配度、低温环境下CO_(2)压缩效率与液化效率等技术难点;基于中国农产品冷链物流最先一公里和最后一公里断链的突出问题,建议加快研发适宜中国农产品冷链物流产业特点的CO_(2)移动式冷库和立体智能冷库等设施设备,提高CO_(2)制冷设备的可靠性、系统的稳定性,满足不同冷链物流业态对CO_(2)制冷技术的强劲需求。

玉米种子真空冷冻干燥微观实验研究及模型分析

目的 探究真空冷冻干燥技术对玉米种子的影响。方法 基于光学显微镜成像及真空冷冻干燥技术探究各冻干条件(冻结终温、升华干燥温度、解析干燥温度)对玉米种子细胞微观结构的影响。对比分析细胞形态学参数(当量直径、周长、面积、圆度)和含水率的变化规律,建立真空冷冻干燥条件与细胞形态学参数变化率之间关联的数学拟合模型。结果 细胞形态学参数变化率和含水率与冻结终温呈负相关趋势,随升华干燥和解析干燥温度的升高呈现先减少后增大的趋势,且升华干燥温度对玉米种子形态学参数变化率影响最大。在冻结终温为-25℃、升华干燥温度为5℃、解析干燥温度为40℃下,含水率(12.81%)最低。在细胞的当量直径(9.2%)、周长(8.4%)、面积(17.68%)的变化率最小且圆度(1.78%)小于4%时,干燥效果最好。采用二次多项式模型,决定系数R2均接近于1,FSSE和FRMSE均接近0。结论 该数学模型能较好地描述各真空冷冻干燥条件对玉米种子细胞形态学参数的影响,可在一定范围内对玉米米种子真空冷冻干燥后的品质进行控制。

电机散热中毛细芯热管等效导热系数演变规律实验研究

为推动毛细芯热管在电机中的应用并提供理论参考和数据支撑,本文通过实验研究了加热功率、运行角度以及风速对毛细芯热管等效导热系数的影响。结果表明,热管正常运行过程中,加热功率对热管等效导热系数影响不大。不同运行角度下的热管等效导热系数也存在一定的差异,在10 W加热功率下,等效导热系数的差异最高可达25%。当风速增大时,热管的等效导热系数呈现出减小的趋势,这种现象对高加热功率下的热管运行尤为明显。

空调器冷凝器结构参数对其制冷剂积存量及系统性能的影响

在保持R290空调器系统性能的前提下,为降低冷凝器中制冷剂积存量,建立冷凝器性能综合评价模型,对冷凝器不同支路数流程的结构参数进行优化研究。结果表明:管径减小使得制冷剂积存量下降、COP下降;管间距和翅片厚度增大以及翅片间距减小均使得制冷剂积存量下降、COP升高;对冷凝器的制冷剂积存量和系统COP进行多目标优化,得到最优设计结构参数为四支路流程,管径5.74 mm,管间距19.67mm,翅片间距1.43mm,翅片厚度0.092mm。本研究可为R290房间空调器减少制冷剂充注量提供参考。

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%。

太阳能-余热联合驱动吸收过冷CO_(2)制冷-淡水联产系统性能分析

为了同时满足制冷和淡水的共同需求,提出了太阳能-余热联合驱动吸收过冷CO_(2)制冷-淡水联产系统(AbsCWCS),在提高CO_(2)制冷系统能效的同时可生产淡水。建立系统的热力学模型,分析了环境温度和太阳辐射强度对系统能效(COP)的影响。此外,为进一步分析气候条件的影响,选取5个典型缺水城市,对年度性能系数(APF)和年淡水产量进行了评估。结果表明:Abs-CWCS的COP和淡水产量均显著提升,与基础CO_(2)增压制冷-淡水联产系统(Base-CWCS)相比,COP提高了1.95%~41.02%,淡水产量增加了0.8~28.6倍,Abs-CWCS的CO_(2)制冷系统排气压力可降低7.86%;AbsCWCS可有效提高系统的APF,5个典型缺水城市的APF可提升3.66%,年淡水产量的提升率可达9.54%~64.62%。研究结果为同时解决制冷和淡水需求提供了可靠的解决方案。

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。

基于数值模拟的射频加热技术在食品中的应用

射频加热技术是一种新型的食品加工处理技术,在食品加工领域具有巨大发展潜力。受耗时长、成本高等因素限制,基于实验方法的研究可行性较差。数值模拟研究可以建立射频加热处理食品过程的多物理场模型并对其进行分析计算,从而预测射频处理中食品材料的变化及可视化结果。本文介绍了射频加热技术的原理及其数值模拟的理论基础,综述了基于数值模拟的射频加热技术在解冻、干燥、杀虫和灭菌等领域的研究进展。总结了在食品加工过程中改善射频加热均匀性的方法和原理,并对射频数值模拟技术未来的研究方向进行展望,从而为射频加热的数值模拟技术进一步发展提供参考。

氨制冷技术研究进展

氨具有良好的热物性和传输特性,是CFCs与HCFCs理想的替代工质。本文介绍了当今氨在制冷空调领域应用研究的新技术,包括NH_3/CO_2复叠制冷技术、氨用CO_2载冷技术、NH_3冷水机组等,另外,本文还从安全可靠、高效、小型化和自动化等方面阐述了氨制冷技术的发展趋势。我国氨制冷技术的发展较为缓慢,可靠性和先进性与国外差距较大,必须加强氨制冷技术的研发力度,促进我国氨制冷技术的发展。

跨临界CO_2两相流引射制冷系统性能实验研究

对跨临界CO2两相流引射制冷系统性能进行了实验,分析了工况及引射器几何参数对系统性能的影响,结果表明:在实验工况范围内,跨临界CO2两相流引射制冷系统制冷量和COP随气体冷却器压力的升高而升高,随气体冷却器出口温度的升高而降低。对于使用不同喉部直径喷嘴的系统,在相同工况下,引射器喷嘴喉部直径较大的系统的性能较好。对于使用不同直径混合室的系统,随着气体冷却器压力的升高,使用小直径混合室的系统COP变化较大;当气体冷却器压力较低时,使用大直径混合室的系统COP较高,而当气体冷却器压力较高时,使用小混合室直径的系统性能较好。在相同工况下,与传统跨临界CO2循环进行比较,两相流引射制冷循环系统COP最大可提高14%。

两段式喷嘴引射器及其引射制冷系统性能实验研究

对采用两段式喷嘴引射器的两相流引射制冷系统进行了实验研究,并将两段式喷嘴的引射比及其系统COP分别与拉法尔喷嘴引射器的引射比及其系统COP进行了比较。实验结果表明:在冷凝/蒸发温度为45℃/1℃工况下,使用不同几何尺寸两段式喷嘴引射器的引射比均大于拉法尔喷嘴引射器的引射比,最大提高了约18%;使用两段式喷嘴引射器的制冷系统COP大于使用拉法尔喷嘴引射器的制冷系统COP,最大提高了约12%;在蒸发温度为1℃条件下,两段式喷嘴引射器及拉法尔喷嘴引射器的引射比均在冷凝温度为45℃时达到最大值,而在冷凝温度为50℃条件下,两种引射器的引射比均在蒸发温度为3℃时达到最大值。

环保型低温制冷系统的性能实验

对环保型R290/CO2复叠式低温制冷系统的性能进行实验,得出R290循环的COP要比CO2循环的COP高,CO2压缩机的吸气温度对CO2压缩机排气温度的影响较明显。CO2低温循环中,随着温度的降低,制冷工质的粘性对管路的流动阻力损失影响不大。制冷系统的压力和流量的稳定性非常好,温度的稳定性能够满足实验精度要求。

回热器对低温空气制冷系统性能影响的实验研究

随着环保问题的日益突出,空气制冷系统的理论和实验研究重新受到重视。通过对开式空气制冷系统的三种回热方案进行实验测试对比,分析了回热器对系统性能及除湿效果的影响。实验结果表明:与无回热的空气制冷系统相比,在相同的工况下,二级回热系统可大幅降低涡轮出口温度,最大降低约8.5℃,并可大幅降低涡轮进口的含湿量,最大降低约35%。同时一级回热系统和二级回热系统均可大幅增加系统的COP和制冷量,但一级回热器对涡轮进口含湿量的影响较小。

带回热器的跨临界CO_2两相流引射制冷系统性能实验研究

对带和不带回热器(IHX)的跨临界二氧化碳两相引射制冷系统进行了实验研究,主要分析了回热器、实验工况、引射器尺寸参数对系统性能的影响。结果表明:对于固定的气冷器出口温度、不同的气冷器压力工况,回热器的使用可使系统制冷量提高0.85%-8.60%,COP提高0.88%-11.7%;对于固定的气冷器压力,在不同的气冷器出口温度条件下,其制冷量可提高1.14%-2.92%,COP可提高0.99%-2.75%;在气冷器压力较低及出口温度较高的工况条件下,回热器对系统性能影响较大,系统COP及制冷量的最大改善均发生在上述工况条件下;喷嘴直径与引射器混合室长度之间存在一个最优匹配,两者的最优匹配能使系统COP大大提高。

液体冷媒融霜制冷系统融霜过程制冷温度变化规律的实验研究

液体冷媒融霜是一种新型的融霜方法。介绍了液体冷媒融霜实验装置,研究了在不同负荷不同库温下的融霜过程,从库温、融霜时间、制冷系统运行状态等方面分析了液体冷媒除霜系统对冷库的影响。实验结果表明:冷媒融霜可通过高压液体制冷剂与冰霜的热交换过程得到过冷来回收冰霜冷量。在被融霜蒸发器停止融霜后切换的瞬间,库温有较大幅度的上升。无负荷实验库温高于-5℃时,融霜过程库温依旧降低,说明液体冷媒方案可以用于制冷过程不能停止的速冻装置上。

机械振动强化吸收式制冷传热传质的实验研究

本文对机械振动强化吸收式制冷传热传质进行实验研究。搭建了一套综合的性能研究实验台,在吸收式制冷机的底部安装了一个电动振动机,使机组在垂直方向上产生振动,分别对振动频率和振幅两个因素对机组性能强化的效果进行实验分析,得出结论：振幅相同时,振动频率对强化效果的影响较大;而在最佳喷淋量下,频率相同时,振幅太大或太小,振动的强化效果都会下降。且在实验范围内,得到最佳强化效果的频率段为20～30 Hz,此时传热的强化效果可达到8%～20%,传质的强化效果可达到10%～25%,制冷量可提高12%～18%。

低温空气制冷速冻系统性能的实验研究

对使用空气动压轴承的升压式空气制冷速冻系统进行了实验研究,分析了压气机进口压力、散热器冷边风量及回热器对系统性能的影响。实验结果表明:增大压气机进口压力和散热器冷边空气流量均可降低涡轮出口温度,提高系统制冷量;系统COP随着压气机进口压力的升高而增大,但是增大幅度逐渐减少;系统增加回热器后,涡轮出口温度最多可降低约67%,系统制冷量和COP最多约可增加45.5%,其中涡轮出口温度最低约可降至-50℃,系统COP最大可达0.7左右。

机械振动强化吸收式制冷机传热性能的实验研究

搭建了带有电动振动系统的吸收式制冷性能研究实验台,实验重点研究了振动对于吸收式制冷机传热性能的强化效果。结果表明,振动可有效地强化吸收式制冷机的传热性能,增加制冷量;在低频、低振幅的范围内,传热的强化效果随频率和振幅的增加而增加。该研究成果对于提高溴化锂吸收式制冷机的效率有一定的借鉴作用。

吸附式制冷系统中吸附工质对的探索和实验研究

介绍了吸附制冷工作原理,并对制冷空调学术界对吸附工质对的研究进展进行了分析,发现目前吸附工质对研究中相对薄弱的环节是吸附剂的导热性能。本课题以探索最佳比例混合式吸附剂为目的,开展吸附剂导热性能和吸附性能的实验研究,指出研究出兼具良好导热性能和吸附性能的吸附工质对,对提高制冷系统能效比将具有明显的促进作用。