高精度深低温(80～180K)汽液相平衡实验装置研制

深低温区的汽液相平衡实验研究在化工和能源等各领域具有重要作用,其数据也是专业数据库热衷于搜集的对象。论文自行研制了一种用于测量深低温区汽液相平衡数据的高精度实验装置。实验装置主要由恒温系统与测量系统组成,即包括不锈钢平衡釜、控温温度测量系统、真空及配气系统等,恒温浴中的冷量由液氮提供。在恒温浴中,温度达到平衡后其波动小于±5 mK(30 min)1。温度测量采用四线制标准铂电阻温度计,其型号为WZPB-I,China,不确度为±1 mK(ITS),数据采用Keithley 2002多功能万用表进行采集,温度总的不确定度为±10 mK,压力采用压力传感器(型号:PMP4010,Drunk)进行测量,总的压力的不确定度为±330 Pa。此外以Visual BASIC为开发平台,为实验台设计并开发了一套集实时数据采集、自动控制、存盘记录和数据分析处理于一体的测控软件。通过实验装置初步测试,测试结果显示实验装置运行良好,实验数据与参考数据具有良好的一致性,可以满足实验要求,且所开发的软件方便实用,明显提高了实验测试的自动化水平,有力保障了混合工质相平衡实验工作的顺利进行。

变浓度精馏型自复叠制冷系统实验研究

本文在传统自复叠制冷系统基础上，提出了一种变浓度精馏型自复叠制冷系统，并搭建了实验装置，进行了两组不同开机模式下的系统开机对比实验验证。实验结果表明，启用变浓度模块可使系统开机过程的排气温度下降10-30℃，排气压力下降0．4—1．1MPa，输入功率下降40％左右，避免了润滑油的碳化，保证了压缩机的正常平稳开机，并最后实现了-175℃的制冷温度。通过变浓度模块，可以使系统更自由地调节其参与实际循环的制冷剂的流量与成分，而且这种调节是可逆的。制冷温度越低，变浓度模块的效果越明显，变浓度运行方法特别适用于制冷温度低于-150℃以下的自复叠制冷系统。

混合工质扩散吸收制冷系统初步实验研究

本文研究了一种混合工质扩散吸收制冷循环,在带溶液泵的循环实验装置上,以R23/R32/R134a为混合制冷剂,He为扩散气体,DMF(二甲基甲酰胺)为吸收剂,进行了实验研究。结果表明,高压侧混合制冷剂在回热器中进一步被低压侧混合制冷剂冷却,使其在更低的温度下液化并与He扩散蒸发,可以实现较低的蒸发温度。中间沸点组分R32可以改善系统的制冷性能,有利于较低蒸发温度的实现。本文提出的水平蛇形套管换热器用作扩散吸收系统回热器是可行的,但还需进一步改进回热器的结构,提高加工工艺和安装精度。

一种新型太阳能辅助多功能热泵的实验研究

本文提出了一种新型太阳能辅助多功能热泵系统,将家用冷暖空调和太阳能热水器这两种家用节能产品集成起来,不但具有这两种家用产品所独有的运行模式,而且具有四种更加节能的新运行模式。在自行搭建的实验台上成功地实现了六种运行模式的高效运行和运行模式之间的平稳过渡。热泵热水器模式和太阳能辅助室内制热模式的实验表明,系统可以在冬季和春秋季节高效稳定运行,不但可以提高家用冷暖空调和太阳能热水器的利用率,而且具有更好的季节适应性,特别适用于有丰富太阳能,且需要制冷、采暖和制热水的地区。

R134a-DMF溶液气泡泵输送性能实验研究

本文搭建了带溶液泵的循环实验装置,并进行了提升管直径分别为6 mm、8 mm和12 mm的气泡泵用于输送12.5%、15%和17.5%三个质量浓度R134a-DMF溶液的性能实验。结果表明,在相同的R134a浓度下,三种管径气泡泵的气相流量随着输入功率的增加均呈大致线性增加趋势,提升效率随着气相流量的增加均明显减少,发生温度均随着输入功率的增加而线性增加,而输入功率对系统压力的影响不大。在相同的R134a浓度和相同气相流量下,8 mm管径气泡泵的提升效率最高,6 mm管径气泡泵的提升效率最低,R134a的浓度对提升效率的影响不明显。随着提升管直径的增大,气泡泵的启动加热量在所有R134a浓度下均增加,R134a的浓度对发生温度的影响不明显,但对系统压力的影响很大。这些实验结果对扩散吸收制冷系统的气泡泵设计具有重要参考价值。

新型两级开式吸收式热泵系统性能

烘干过程广泛应用于造纸、木材、食品加工、化工等行业,并排放大量湿空气,造成能量极大浪费、能源利用效率极低等问题。提出了一种新型两级开式吸收热泵系统,用于回收烘干排气的潜热,并输出高温蒸汽;高温蒸汽直接回用于烘干过程,大大节约了能源并提高了能源利用效率。新系统也可用于回收其他来源的湿空气的潜热。结合造纸烘干过程,对新系统建立了热力学模型以分析其性能,并与传统闭式吸收式热泵系统性能进行了比较。结果表明新系统可产生满足烘干需求的高温蒸汽,回收烘干排气约50%的废热,降低造纸烘干过程能耗达60%以上。在给定工况下新系统的COP根据发生热源温度的不同可达1.204~1.995,而闭式热泵系统的COP最高仅可达1.409。

精馏型自复叠制冷系统回热器混合位置影响类型

本文通过两种典型工况下的数值模拟,深入分析了精馏型自复叠制冷系统的回热器混合位置对循环性能的两种影响类型,并在自行搭建的实验台上进行了实验验证。理论分析和实验结果均表明,回热器中存在混合位置的稳定区域和不稳定区域,其内部高低压制冷剂的温度分布和夹点的位置与精馏柱底流出的工质流量密切相关,该工质流量对系统性能的影响存在两种类型。当精馏柱底流出工质流量较大时,夹点通常出现在整个回热器的冷端或中间部分,一般可以得到较大的制冷量,或实现较低的制冷温度。由于这种类型的稳定区域较小,混合位置的变化对系统性能影响较大。当精馏柱底流出工质流量较小时,夹点通常出现在整个回热器的热端部分,制冷量较小,或制冷温度较高。但由于这种类型的稳定区域大大增加,混合位置的变化对系统性能影响较小。

精馏型自复叠天然气液化流程绝热混合效应研究

本文采用改进型PT方程,对影响新型精馏型天然气液化循环中多元混合制冷剂绝热混合效应的各项关键参数进行了深入的分析研究。结果表明,混合效应随混合压力变化有峰值存在,混合前混合制冷剂的两相状态可以产生较大的混合效应;混合效应随混合前流量比变化的峰值出现在混合后混合工质干度接近于1时;混合效应随混合前温度变化也有峰值存在,当混合后的流体干度小于1时,可以有较大的混合效应;混合前两股混合制冷剂的成分均对混合效应有明显影响。在循环设计时,要对这些关键参数加以综合考量。

二元环保型混合工质一次分凝循环性能优化

应用定循环运行压比优化方法,对采用环保型二元混合工质的单级压缩一次分凝循环,进行了-60℃温度位的循环性能数值优化。计算结果表明,影响循环COP的因素有混合工质成分(工质组元、工质浓度)和循环压力位(循环低压和循环压比),必须综合考虑进行优化。不可燃混合工质R23/R134a、R23/R227ea和R23/R236ea中,R23摩尔浓度为0.55和0.6的R23/R236ea循环在压比为7和10时,分别有最大的COP;自然混合工质R170/R290、R170/R600a和R170/R600中,R170摩尔浓度为0.65和0.7的R170/R600循环在压比为7和10时,分别有最大的COP。

活性炭/甲醇和活性炭/乙醇的有效扩散系数测定

在50～120℃和50～150℃范围内,采用非稳态热重法分别测定了甲醇和乙醇在活性碳中的有效扩散系数。实验结果表明,在测定的范围内,这两个工质对的有效扩散系数均近似遵从Arrhenius关系。在相同的温度下,活性碳/甲醇和活性碳/乙醇的脱附有效扩散系数均大于各自的吸附有效扩散系数。在相同的温度下,活性碳/甲醇的吸附有效扩散系数和脱附有效扩散系数均比活性碳/乙醇的大。

饱和液体密度测量装置的研制与可靠性验证

本文研制了一种用于测量制冷剂饱和液体密度的实验装置,该装置主要由恒温系统与测量系统组成,其中密度的测量精度为±0.5 kg/m^3。本文以纯质制冷剂HCFC-22与混合制冷剂HFC-407C为例分别在该实验装置进行了实验测试。结果表明,无论是纯质还是混合制冷剂的液体密度实验测量结果都与文献值具有良好的一致性。在此基础上,本文还用该实验装置对HFC-407C在温度为244～337K范围内的饱和液体密度进行更细致而又精确的测量,并分别采用VDNS型方程与Rackett型方程对HFC-407C实验数据进行了关联,得到各自的方程参数及适用下HFC-407C的预测模型。所有这些研究为纯质与混合工质在实际工程中的应用打下了坚实的基础。