基于力控的空气源热泵热水器系统非稳定性研究

针对空气源热泵热水器运行工况随着加热水温的变化而变化,系统稳定性较难确定,在整个运行过程中存在能效比CCOP变化区间较大的问题。采用力控组态软件为数据采集系统,设计并搭建了一套空气源热泵热水器试验台。通过研究系统在变工况下运行时各个参数的变化趋势,分析影响系统稳定性的因素以期改进优化。试验结果表明：在初始条件不变的情况下,随着加热水温的上升,系统的瞬时能效比CCOPins不断减小,在加热后期过热度接近0 ℃时减小幅度加剧。整个运行过程过热度都在不断减小,0 ℃时压缩机进入吸气带液状态,吸气带液一定程度上改善了压缩机的工作性能,但长时间的吸气带液使蒸发器侧换热一直不充分,反而使系统的运行性能进一步恶化。通过研究系统整个非稳定运行中的变化过程,表明过热度是影响系统效率的主要因素。     

制冷剂R32吸气状态对变频转子式压缩机的影响

吸气带液作为一种既不增加系统成本又能降低压缩机排气温度的方法,需要进一步了解其对核心部件压缩机性能的影响,课题组利用变流量水冷冷水机组实验台,R32作为循环系统冷媒,模拟实际运行工况进行实验,研究频率、吸气干度和过热度对滚动转子式压缩机性能的影响。实验研究结果表明：相同工况下,频率越高,系统压比越高;在吸气饱和状态下,同频率下,压比越高,压缩机等熵压缩效率和容积效率越低;相同压比下,频率越高,等熵压缩效率和容积效率越高。吸气带液时,压缩机排气温度急剧下降,综合效率系数达到最大;吸气过热度对压缩机效率几乎无影响,吸气带液时,压缩机效率只有小幅度的下降。得出了R32滚动转子式压缩机适合进行少量吸气带液压缩的结论。     

空气源热泵热水器系统性能优化研究

空气源热泵热水器在常年高温地区具有广泛的应用市场,为了使系统性能最优化,提高能源利用率,利用空气源 热泵热水器实验台,模拟夏季高温下室内环境,对其系统性能进行了实验研究。通过对比不同环境温度下、不同循环水 流量和不同电子膨胀阀开度下系统参数的变化,得出一系列结果：系统能效比Ccop( coefficient of performance)随周围环境 温度上升先快速增大后缓慢变大;周围环境温度越低,压缩机排气温度越高;在实验温度为23～35℃区间内Ccop均值 在4.0左右,最高可达到5.2。通过控制电子膨胀阀的开度调节制冷剂流量,可准确控制蒸发器出口过热度,解决了系统 变工况下运行不稳定的问题,提高了系统的能效比Ccop。     

板式换热器换热特性及压降的实验研究

为了研究强化板式换热器的换热性能及压降特性,利用小型R32制冷系统,基于钎焊式板式换热器,进行了一系列实验。实验结果表明：板式换热器出口制冷剂由过热到两相态时,制冷剂侧换热系数先急剧增大后缓慢降低,传热温差快速减小后缓慢降低,压降只有小幅度的变化;随着换热器的效能逐渐增大,平衡换热器效能和系统性能后,蒸发器出口干度接近1时,换热效果最好。研究可为强化板式换热器的设计提供参考。     

窄通道内去离子水的沸腾换热特性实验研究

为了研究矩形窄通道内流动沸腾表面换热系数的影响因素,建立了竖直矩形窄通道流动沸腾传热实验装置,研 究了尺寸为720 mm x250 mm x3.5 mm窄通道内离子水的流动沸腾换热特性。采用单侧壁面加热,改变加热热流密度; 调节恒温水箱温度,改变工质入口温度;以蠕动泵为动力,改变泵的转速,改变工质流量。实验结果表明：入口温度对流 动沸腾表面换热系数基本无影响;流体的紊流度随着质量流量的增加而增加,从而加强了对流换热的强度;在对流沸腾 换热阶段,核态沸腾受抑制,表面换热系数随着加热功率的增大反而降低;在完全对流换热阶段,表面换热系数随着加热 功率的增大基本不变。该研究为更好地设计板式换热器提供了依据。     

小型CO2热泵系统的搭建与性能研究

天然工质CO2以其优良的热物理性能和友好的环境特性成为热泵系统中运行工质最有潜力的替代物之一。为了加快CO2作为制冷剂向实用化产品迈进,采用CO2作为制冷剂,确定了跨临界C02热泵系统方案及工况,对气体冷却器、蒸发器及辅助部件进行了选型设计,并最终搭建了一个带回热器的跨临界C02热泵系统实验台,该试验台结构紧凑,制造、运行成本较低。同时文章中就冷却水、冷冻水对系统性能的影响做了初步研究。研究表明：提高冷冻水流量对提高热泵出水温度的影响很小;提高冷却水流量可以有效提高能效比EEER,并对制取高温热水有很大帮助,但是同时会增加流动阻力。     

水平管外降膜蒸发传热性能实验研究

建立了降膜蒸发实验台,研究了在低压状态下水平管喷淋降膜蒸发的传热性能.实验蒸发管分别使用光管和某种型号强化管.实验测试了管子结构、喷淋流量以及在喷淋液中加入添加剂对换热的影响.结果表明,喷淋流量增大,管外换热系数和总传热系数都会有一定的增加,当增大到一定程度会出现换热效果变差的情况.强化管的总传热系数比普通光管高62%.本次实验使用的质量分数为4.15%的添加剂对于换热无强化效果.     

圆柱覆膜热线风速仪气动加热数值研究

采用CFX软件和SST湍流模型对圆柱覆膜热线风速仪在高超声速流场中的气体流动和换热情况开展了稳态数值研究,分析了来流速度和基底导热系数及热膜热流密度对基底内部及热膜表面温度分布的影响。结果表明:基底内部温度分布受气动加热和热膜加热的共同作用;来流速度增大时,气动加热作用明显,热量在前缘点处耗散增大,基底和热膜表面温度快速增加,超音速范围内,影响尤为显著;基底内温差随导热系数增大而降低,随热流密度增大而增大;基底内和热膜表面平均温度均随热流密度增大而增大;考虑共轭换热时,热膜表面温差可降低约20%,对平均温度影响较小。     

太阳能喷射式制冷系统运行特性的研究

针对目前太阳能喷射式制冷系统在运行时,热源驱动受太阳能辐射波动的影响较大,系统在运行过程中存在工况不稳定的缺点,以电加热为辅助热源的太阳能喷射式制冷实验台为对象,研究了系统的运行特性。系统调试过程中,采用电加热调节热水进出口温度改变发生温度,调节节流阀开度改变蒸发温度。实验结果表明：由于喷射器固有结构的 限制,随着发生温度的升高,喷射系数EER、系统性能系数CCOP与机械性能系数C’COP,并非一直增大,系统存在一个最佳的发生温度;控制发生温度在85℃时,随着蒸发温度的升高,喷射系数EER、系统性能系数CCOP与机械性能系数C’COP也逐渐增大,但增大的幅度逐渐变小。通过实验得出了系统最佳工作工况,为维持系统高效可靠的运行提供了方法。     

分离式热管卧式加热段传热性能的实验研究

对分离式热管卧式加热段进行了传热性能实验,考察了充液率、倾角对卧式加热段传热性能的影响,由实验数据回归得出无因次换热准则关系式。     

R134a在水平螺纹管内的冷凝换热特性研究

随着节能减排要求的不断提高,制冷系统用铜管的换热性能成为研究重点。为得到3种不同规格的内螺纹管管内冷凝的换热与流动阻力特性,以R134a为工质,研究质量流速和螺纹管几何参数等对冷凝换热的影响。实验结果表明制冷剂侧换热系数与压降均随着质量流速的变化而增加,其中小流速下的增幅明显小于大流速下的增幅。使用hr/Δp作为综合性能评价的指标,发现6.35 mm管径中hr/Δp先下降后上升的趋势较为明显,转折点质量流速约为600 kg·m-2·s-1,在质量流速大于此点后,换热系数的增幅超过了压力损失的增幅,表明较小管径铜管在较大质量流速区间内综合性能较强。     

变制冷剂流量制冷循环性能与气液两相流流型的研究

实验应用流动显示方法,发现变制冷剂流量制冷循环的蒸发器入口(也是膨胀阀出口)的制冷剂流动存在两类不同的气液两相流流型--液气分相流和泡气分相流,并且存在流型转变的过渡区域.在不同的气液两相流流型时,变制冷剂流量制冷循环的制冷量、过热度、排气温度等性能截然不同,在流型转变的过渡区域,制冷循环处于波动之中.     

溴化锂水溶液在真空下池沸腾换热的实验研究

介绍了溴化锂水溶液池沸腾换热的实验装置，以及溴化锂水溶液在真空条件下的池沸腾换热性能。实验研究结果表明：压力对池沸腾换热有一定影响，且随溶液浓度不同而有所不同；浓度对池沸腾换热有明显影响，且随压力提高，影响增大；管束对池沸腾换热有增强效应，水平管束的沸腾换热系数明显高于单管的沸腾换热系数。     

HFC-32/HFC-134a和HCFC-22在水平管内的强制对流沸腾换热特性

进行了非共沸混合制冷剂ＨＦＣΑ３２／ＨＦＣΑ１３４ａ和纯制冷剂ＨＣＦＣΑ２２在水平管内的强制对流沸腾换热实验．ＨＦＣΑ３２的质量分数为０．１０、０．２５和０．４０，热流密度为６、１２、１８、２４、３６、４８和６０ｋＷ／ｍ２，质量流量为１０、１５、２２、３０和４６ｇ／ｓ，实验段进口压力保持为０．４ＭＰａ．实验结果表明在质量流量大于２２ｇ／ｓ时，ＨＦＣΑ３２／ＨＦＣΑ１３４ａ的换热系数与ＨＣＦＣΑ２２相当．实验对混合制冷剂的强制对流蒸发换热退化、核态沸腾抑制和环状流周向壁温分布等现象进行了分析．采用Ｊｕｎｇ关系式的预测值与本文实验结果比较，吻合较好     

采用R1234yf/R134a混合工质制冷剂冰箱的试验研究

针对目前家用冰箱所使用的R134a制冷剂存在消耗臭氧潜能值和全球变暖潜能值高的问题,提出了使用R1234yf及其混合物来代替R134a的设想, 从而使家用冰箱更环保更安全。课题组研究了R134a与R1234yf的热物性并得出了混合制冷剂的配比;选用一台BCD 141WBJ家用冰箱搭建实验系统;采用LabView 软件并结合各类传感器组成数据采集系统;对所得的数据进行处理分析,实验结果表明R1234yf及其混合制冷剂能够在不改变现有冰箱结构的条件下代替R134a, 并且能效比不会明显下降。     

R134a在螺纹管内冷凝换热及压降特性

为了研究冷凝温度和管径对3种内螺纹管内制冷剂R134a流动换热系数和压降的影响，对3根不同管径的内螺纹管（6.35,7.00 和8.00 mm）在不同冷凝温度下（35，40和45 ℃）进行了冷凝实验。探究了冷凝温度、螺纹管直径和质流密度对换热特性及压降的影响。实验结果表明：冷凝温度 越低，制冷剂侧传热系数越高，压降也越大。6.35 mm管的制冷剂侧传热系数最大，压降也最大，但单位压降冷凝传热系数μ（μ=hr/ΔP）最高，综合性 能最佳。     

结霜工况下R410A翅片管式蒸发器的换热特性

在焓差实验装置和热泵性能测试系统中,对一台R410A空气源热泵的翅片管式蒸发器在结霜工况下的换热特性进行了试验研究.通过改变蒸发器制冷剂侧和空气侧的流体温度、流量等参数,利用显微摄影机对室外侧换热器的平直翅片表面结霜过程进行动态跟踪.实验表明,结霜速率和霜层厚度的变化对制冷系统的换热量、蒸发温度、制冷剂侧压降、整体传热效率都有不同程度的影响.在蒸发器的结霜初期和结霜后期,系统性能的衰减程度有较大区别.在空气温度为0℃~-4℃,相对湿度大于80%的情况下,换热器表面结霜速度最快.     

双级压缩制冷系统替代制冷剂性能对比研究

为研究可替代制冷剂，提高循环性能参数，利用MATLAB结合NIST对承载R410A，R32，R404A和R507A共4种制冷剂的一次节流中间不完全冷却的两级压缩制冷循环系统进行模拟，课题组对比分析高压级压缩机排气温度、系统能效比（coefficient of performance, COP）、单位制冷量和制冷剂流量对蒸发温度从-44 ℃上升到-30 ℃时的动态响应，研究4种制冷剂在两级压缩中的具体性能差异，以期对制冷剂的选择做出相应的指导。结果表明：4种制冷剂中R32的高压级压缩机排气温度偏高，但其单位制冷能力最大，制冷剂流量最小；R507A对蒸发温度的动态响应最为强烈；制冷剂R507A和R404A各项性能指标接近；R32的CCOP最高，比R410A高约3.9%，比R404A和R507A分别高约14.03%和12.40%。通过对数据研究对比发现，4种制冷剂中R32的各项性能更为出色，作为一种新型的环保制冷剂，有很大的发展潜力。     

涡轮机匣弯曲靶面冲击射流换热特性研究

航空发动机内空气冷却系统流通通道结构复杂。在各种复杂结构中,能有强烈换热过程的局部特征就是冲击换热。故以机匣环腔结构作为研究对象,在所研究的流动参数及结构参数范围内发现:相同冲击Rej下,随着冲击间距(H/d)的增大,冲击靶板上的温度分布更加均匀;当冲击孔角度(β)为90°时,冲击靶板面换热效果更佳;冲击孔周向角(α)越小,冲击靶板面的的整体温度水平越低,并且温度分布更为均匀;随着横流比(m_c/m)的增大,冲击驻点的温度在逐渐降低,换热系数也在逐渐提高。     

换热管内置直齿扭带的阻力与传热特性研究

为了研究直齿扭带的阻力与传热特性,将12根不同结构参数的扭带分别置入换热管内进行了冷态与热态实验。实验结果表明,直齿扭带的宽度、扭距、齿间距是影响换热系数和阻力系数的主要因素,并由此建立了实验状况下包含各影响因子的阻力系数关联式和换热系数关联式。直齿扭带比光滑扭带的阻力系数增加了约8.3%~35.4%,而努塞尔系数提高13.1%~74.1%。