基于室外机流路设计的R32制冷剂空调性能提升研究

相比传统家用空调使用的R22制冷剂以及R410A制冷剂,R32制冷剂环境友好,并且R32制冷剂比R410A的制冷性能更具优势,有助于实现系统设计小型化。由于R32制冷剂的单位容积制冷量比较大,R32系统对于冷凝器的流路设计具有更高要求。文章采用系统仿真与试验测试相结合的办法,对R32制冷剂空调冷凝器的流路进行设计优化,并且采用可变分流设计兼顾制冷和制热性能最优。

R32制冷剂在小管径水平管内的沸腾换热与阻力特性实验研究

针对污染小、能效高、可燃性差、低毒性的新型R32可替代制冷剂在水平管内低温工况下的沸腾换热特性开展研究,设计并自主搭建了管内对流沸腾相变换热实验系统,分别开展了3 mm、4 mm小管径水平管内低温R32沸腾换热的实验研究,探究了质量流速、热流密度、饱和温度等参数对R32对流沸腾换热特性的影响,分析了蒸干对沸腾换热系数恶化的影响机制。结果表明:3 mm内径管的沸腾换热相比4 mm通道平均提升约8%~12%,且高质量流速下的临界干度几乎与管径无关;相较传热特性,R32饱和温度对两相流动阻力更为敏感,饱和温度自13℃降低至11℃时阻力损失提高约23%;利用改进的Fang关联式,可实现小管径水平管内R32对流沸腾换热系数预测,88.56%的实验数据误差可控制在±10%范围内。

蒸气压缩制冷/热泵系统中的气液分离技术

蒸气压缩制冷/热泵系统利用气液相变实现热量转移,如何应用气液分离技术对两相工质进行干度调控与流量分配,保证系统运行稳定性并提高系统性能一直是研究的热点。本文综述了蒸气压缩制冷/热泵系统中气液分离技术的研究进展,总结了系统中气液分离技术的应用方式,讨论了不同应用方式中该项技术的主要功能与工作机制,并对重点研究方向进行展望。研究发现气液分离技术的主要功能有保障系统运行可靠性、提高换热器性能、对非共沸混合工质进行组分分离以及改进循环流程等,对气液分离器性能提升方面现有的研究尚有不足,计算流体动力学(CFD)仿真模拟是研究其内部分离机理和对气液分离器进行结构优化的有效方法。气液分离技术应用方式的开发、相分离换热器优化研究与气液分离器的设计优化将会成为今后研究的重点方向。

北美地区-30℃超低温空调器电控HALT试验研究与分析

北美地区冬季的温度可低至-30℃,空调控制器这种极寒的温度下容易出现器件失效、应力损坏、低温保护等不确定问题,导致主控板无法正常驱动。本文通过实例研究与分析,介绍了某一A/D采样校准电路在低温情况下的现象,同时通过优化MOS管的栅极电压来解决饱和导通问题,使其能正常启动使用。

空调制冷压缩机技术发展的研究及其展望

空调制冷系统作为现代生活中不可或缺的设备,为人们提供了舒适的室内环境和精确的温度控制。在空调系统中,制冷压缩机扮演着核心角色,负责将制冷剂压缩并推动其流动,实现制冷循环的关键步骤。因此,制冷压缩机技术的发展对于空调系统的性能具有重要影响。本文通过分析空调制冷压缩机技术发展及其展望,以期为空调制冷压缩机技术未来的创新发展提供有益的参考。

动态流变行为在三元乙丙橡胶/硅橡胶共混物形态结构研究中的应用

利用开放式炼胶机制备了三元乙丙橡胶(EPDM)与硅橡胶(SR)混炼胶和单相硫化硅橡胶(v-SR)的共混胶,通过流变行为研究了组成比例、界面交联作用等对共混体系形态结构的影响,并采用扫描电子显微镜和两相剥离强度对形态结构的研究结果进行了验证。结果表明,动态流变行为成功预测了高黏度聚合物复合体系的形态结构。共混物中EPDM的用量在30~70份(质量,下同)时,EPDM/SR混炼胶的形态呈双相连续结构。用超过1份的过氧化物交联剂对EPDM用量为70份的EPDM/SR混炼胶中的SR进行单相交联,v-SR的连续结构发生了融合,转变成颗粒状结构,且颗粒结构的相畴随着交联剂用量的增加而增大,而高剂量的交联剂可以使两相形成共交联。

用于极寒地区的空气透平循环热泵可行性分析

南极的气候极端,最低温度可达-80℃,平均低温约为-40℃,为科考人员提供适宜生活环境成为挑战。传统的取暖方式在这种极端环境下存在问题,尤其是蒸气压缩式热泵在-40℃极寒温区下蒸发压力过低,无法正常运行。提出了空气透平循环热泵作为解决方案。该热泵以空气为工质,通过气体压缩和膨胀转移热量,没有相变,不存在蒸发压力低无法运行的情况。并且开式空气循环可以方便的切换为新风模式。研究结果显示,空气透平循环热泵新风系统在-40℃极寒温区制热时,仍然能正常运行并保持1.5以上的COP。空气透平循环热泵的优势包括适应极端低温、可提供新风、采用自然工质不存在环境污染和泄漏问题、系统简单可靠、低维护成本等。

气液两相流分配器参数敏感性分析与优化

针对制冷系统气液两相流分配不均引起的多流路蒸发器能效低下,以及分配器结构设计不合理问题,基于六面体网格和Euler-Euler模型,构建了分配器中制冷剂气液两相流动模型,详细分析了制冷剂在分配器中的流动特性,研究了不同工况下腔体高度、腔体直径以及支管插入深度等参数对分配不均匀度的影响规律,并结合田口法进行敏感性分析及参数优化,得到了各参数的影响权重及最优参数组合。数值结果表明:随着腔体高度与直径的增大,气液两相流混合效果得到改善,分配不均匀度逐渐下降;随着插入深度的增大,分配器不均匀度先降低后增大,插入深度最优值为5 mm;随着质量流量的增大,腔体高度与插入深度的贡献逐渐增大,而腔体直径的贡献逐渐减小,表明分配均匀性对腔体直径的依赖程度降低;相对于基准案例,所得最优组合的不均匀度降低了6.6%~19.3%。该研究可为抑制气液两相流相分离和分配器结构设计提供理论基础及数据支撑。

小管径空调冷凝器翅片的优化

空调小管径换热器可降低成本、减少制冷剂充注量,对实现节能减排意义重大。对5 mm单排管空调冷凝器的平直翅片进行优化,以代替一款7 mm单排管空调冷凝器。优化对象为管间距、片宽和翅片间距,优化目标为增大换热量、减小空气侧压降并降低成本。选用田口法进行实验设计和单目标优化,用灰色关联度分析和综合性能指标法进行多目标优化,最终优化结果为管间距16.0 mm,片宽16 mm,片距1.4 mm,换热量与D7管原型机持平,压降降低35%,成本降低26%,可成功代替7 mm冷凝器。

室外换热器可变流路设计及试验分析

为了确定制冷与制热模式下换热器的最优流路,建立了空调室外机的蒸发器/冷凝器仿真模型,并将换热器仿真模型耦合入系统仿真中,分析了不同流路对系统换热量及系统性能的影响,以确定换热器在制冷与制热模式下所对应的最优流路。结果表明,当分路数在5~20范围内变化时,在制冷模式下整机能力及性能随着分路数增大而减小,在制热模式下整机能力及性能随着分路数增大呈现先增加后减小的趋势;制冷模式下的优选分路数为5~7路,制热模式下的优选分路数为14~16路。在此基础上,通过单向阀与电磁阀设计了制冷/制热模式下室外机运行分路数为7路/14路的可变流路方案,试验测试结果表明,各测试工况下能效均有提升且全年能源消耗能效(APF)提高5.4%,超低温为-15℃时制热量提升6.0%,性能提升2.8%。本文研究结果可为换热器设计优化领域的研究人员提供参考。

制冷空调换热器的研究进展（三）——换热器长效性能

空调器长期使用后,会因换热器表面积聚大量的灰尘而导致空调器的长效性能出现衰减。本文的目的是总结目前空调器及换热器的长效性能研究进展。介绍了积灰对换热器性能衰减的影响,包括干工况下积灰和析湿工况下积灰对换热器空气侧换热和压降的影响。介绍了长效节能评价标准的发展进程,以及换热器长效性能衰减测试技术的发展。介绍了换热器表面粉尘颗粒物沉积过程的预测方法,包括干工况和析湿工况下的颗粒物沉积模型。还介绍了换热器除尘技术的研究情况,以及各除尘技术的应用特点。

电子膨胀阀的开度对变频除湿机低温工况下除湿性能的影响

在低温工况下,霜层容易在冷冻除湿机的蒸发盘管表面出现,从而恶化其除湿性能。为了提升冷冻除湿机在低温工况下的除湿性能,搭建了变频除湿机性能测试系统,通过实验研究了在低温工况下,压机频率和风机转速不同组合下,电子膨胀阀的开度对除湿系统运行参数、除湿性能以及结霜现象的影响。得出以下结论:电子膨胀阀开度的增大可以提高蒸发温度,使蒸发器最低温度点推迟到流程后半段,使霜层在冷凝水分布稀疏的区域首先出现,从而缓解结霜现象,提高除湿性能。并且当蒸发温度达到-4℃附近时,结霜覆盖率接近100%,蒸发盘管表面严重结霜,此时吸气压力也异常降低,达到0.2 MPa。实验结果表明,-4℃的蒸发温度和0.2 MPa的吸气压力可以作为除霜开始的一般判据。研究成果可以为冷冻除湿机在低温工况下的除湿性能提升提供优化方向和参考依据。

售后故障数据驱动的家用空调零部件现场可靠性改进方法

基于家用空调售后服务信息中所蕴含的反映空调零部件现场可靠性的售后故障数据信息,提出了一种基于售后故障数据驱动和应用失效模式及影响分析(FMEA)改进家用空调零部件现场可靠性。首先给出了从售后服务信息中挖掘零部件售后故障数据的相关标准、流程和数据处理方法;其次,基于售后故障数据估计零部件的现场故障率,进而确定现场可靠性改进的对象;最后,以某型家用挂壁式空调为应用研究案例,基于挖掘得到的售后故障数据的零部件现场故障率估计结果,确定以室外电控主板为改进对象,给出了应用FMEA改进其现场可靠性的完整过程。文章给出的方法具有一般性,不仅可有效指导家用空调现场可靠性的改进,也对冰箱、洗衣机和热水器等家电产品现场可靠性的改进具有借鉴意义。

基于多模态波束方向特征的多模语音分离及识别

最近,研究人员开始探索不同模态之间的互补关系。由于视频信息对背景噪声和干扰说话者的自然免疫性,已经开发了音频-视觉语音分离技术。本文提出了一种基于多模态语音活动检测(Voice Activity Detection,VAD)和波束形成器的多模态波束方向特征(Multi-Modal Beamformed Directional Feature,MMBDF)。由于多模态VAD模型的鲁棒性,该特征可以提供目标说话者的鲁棒位置信息。此外,本文还提出了MMBDF的在线版本,以提高说话者移动时的性能。本文使用语音识别器性能作为评估指标,假设语音识别器是一个黑盒。模拟和真实数据集上的实验结果也证明了提出的多模态方向特征的有效性。

基于运行大数据的长江流域家用多联机系统部分负荷运行特性分析

长江流域家用空调的运行特性一直是学者们关注的焦点,然而前期的研究一般以分体式的挂机或柜机为研究对象,针对家用多联机的部分负荷特性的研究相对缺乏。基于长江流域家用多联机的运行大数据,分别从冬夏两季、全时段、不同时段、不同城市多方面对该地区3个典型城市的部分负荷运行特性进行了量化分析;然后分析了对多联机系统功率的影响因素,并基于多种影响因素与机组运行功率的耦合关系,开发了系统功率的预测模型,基于该模型对家用多联机系统的节能潜力进行了讨论。研究结果表明:对于家用多联机系统,其夏季部分负荷率在30%~60%之间的占比最大,达到48.4%,其冬季部分负荷率小于30%的占比最大,达到59.7%;家用多联机系统在不同季节、不同城市、不同时段下的部分负荷特性均存在差异;与此同时,系统负荷需求和系统部分负荷率对系统功率的影响最大,基于本研究开发的系统功率预测模型,当负荷需求较低时,将18、16、14 kW的机组容量分别调整至16、14、12 kW后,夏季制冷模式功率下降了7%~13%,冬季制热模式功率下降了3%~22%,因此,对于在一定环境工况下低负荷运行时间占比较大的用户,适当匹配稍小的机组容量(提升部分负荷率),将有助于系统节能。该研究结论可为家用多联机的性能开发、运行控制逻辑优化、设备选型提供数据支撑与参考。

家用空调用无刷直流电机瞬态高压脉冲抑制研究

家用空调风扇用无刷直流电机受外界干扰产生瞬态高压脉冲而损伤电机内置芯片的问题备受行业关注。通过对故障品的分析,手动摇晃插头模拟瞬间断电进行故障复现,证明市场浪涌电压对电机芯片产生不良的影响。提高无刷直流电机抗浪涌过压能力,确保空调长期正常运行十分重要。在Vm高压回路上设计一种瞬态脉冲抑制电路,通过芯片浪涌激发评价模型进行对比验证,发现脉冲抑制电路对浪涌电压有较好的抑制作用。设计一种刚性凸点端子结构,并通过带电运行的振动实验,验证端子插接过程的可靠性,降低了瞬间断电引入浪涌的概率。为空调风扇用无刷直流电机芯片抗浪涌提出改善方向。

空调器截止阀漏开自动检测方案设计

由于空调截止阀泄漏对设备的可靠性和安全性有重大影响,因此本文开发了一种自动检测截止阀泄漏的试验方法,以研究其对空调过程的影响,获得了不同的运行模式,最终形成了4种规则组合,用于修改系统参数中的截止阀开关状态。并在此基础上提出了一种自动切断阀泄漏检测方法,即在系统硬件配置不变的条件下,通过检测系统状态参数来估计切断阀泄漏状态。该方法可以高效、准确地确定截止阀的泄漏状态,从而显著提高系统的可靠性和安全性。

高导热耐腐石墨烯涂料研究及其应用

金属制品涂层的耐腐蚀性能提升是当今金属行业的关注重点,选取合适的填料加入是对于提升防腐蚀性能的一种便捷且行之有效的研究手段。将片径为1~3μm的多层(3~10层)石墨烯以1%的比例加入至涂料中,辅以结晶聚合物型分散剂和二乙二醇类助溶剂,可使涂层的耐腐蚀性能达到9.5^(-1),导热系数达到0.75~0.9,涂层柔韧性更佳,在0T弯折时保证涂层不脱落,且石墨烯可稳定分散超过2500 h。通过石墨烯的加入,在提升涂层耐腐蚀能力的同时进一步提高了涂层的导热性,对于现有耐腐蚀难题提供了一种合理的解决方案。

电能与催化协同无耗材空间净化关键技术研究(2023年度《家电科技》优秀创新团队项目)

项目背景及研究意义.据统计,人类70%~90%的时间在室内度过,室内空气质量保障不容忽视。目前主要以HEPA滤网技术净化室内灰尘,其对细小颗粒物收集效果好但风阻大、需定期更换滤网;对于气态污染物,以活性炭吸附为主,但吸附容量有限、易产生二次污染;空气除菌技术效率较低,行业内物表除菌相关的技术相对缺乏。本项目围绕家居环境净化技术难题,电能与催化协同无耗材空间净化技术,多技术协同为用户提供家庭空气环境系统的解决方案,实现真正的无耗材高效率的室内空间净化。

多翼离心风机叶片参数优化设计对壁挂式空调新风部件的气动性能研究

随着城市化的发展,舒适健康以及审美需求逐年提升,新风空调的销量越来越大,新风量、新风噪声都越来越受到用户关注,新风带来的困扰越来越凸显。为改善多翼离心风机的气动性能和噪声值,基于CFD数值摸拟与实验测试相结合的方式对单圆弧叶轮进行全参数优化设计。通过响应面设计方法对叶片进口安装角βb_(1)、出口安装角βb_(2)、叶片内径D_(2)、叶片数Z几个参数进行参数化设计。经过多组方案计算,获得叶片参数与风量和功率的关系。研究发现通过调整叶轮参数,改善叶片流道内的流场分布,能够有效提高叶片的做功能力并且降低风机噪声性能。与原型相比,实测同风量噪声降低0.8dB(A),功率降低11.8%。