最新刊期
      2021年第42卷第2期
      • 宋昱龙, 王海丹, 殷翔, 曹锋
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.001
        摘要：CO2制冷剂及跨临界循环模式以其环境友好性、高温制热性、低环境温度适应性、全工况范围高效性等众多优势成为制冷领域中最热门的研究课题之一。本文分别讨论了跨临界CO2制冷或热泵技术在车辆空调、建筑采暖与热水供应、烘干产业、商超冷链等行业中的发展现状，基于发展现状总结并预测了跨临界CO2技术的未来发展趋势。CO2制冷技术在车辆热管理领域发展前景广阔，制热能力明显优于采用R134a、R407C、R1234yf等制冷剂的方案，但制冷性能及整车综合热管理技术还有待进一步研究提升；在建筑采暖与热水供应领域，跨临界CO2技术的开发已较为完备，针对不同的温度需求有不同的结构优化方案，下一步研究将主要针对现有成熟技术的产业化而开展；烘干产业中的跨临界CO2技术正在快速进步的过程中，虽然分布式小型烘干设备的新能源化改造任重道远，但节能与环保优势显著的跨临界CO2技术仍具备优异的推广前景；跨临界CO2技术在商超冷链中的Booster技术已较为成熟，优良的节能环保优势也进一步将该技术推向冰雪场馆制冷领域，在该领域中跨临界CO2技术的冷热综合应用将是下一阶段的主要研究方向。喷射器、涡流管、膨胀机等压力能回收技术的深入研究是提升系统能效的重要方法，而智能控制技术是跨临界CO2系统实时性能优化的必要保障，这两方面将成为下一阶段跨临界CO2技术研究的主要任务。  
        关键词：跨临界CO2技术;汽车空调;热泵热水器;热泵烘干;商超冷链   
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      • 林文胜, 许婧煊, 高婷, 顾安忠
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.025
        摘要：煤层气、合成天然气、焦炉煤气、化工尾气等非常规天然气液化是对其回收利用的有效途径。由于含有大量氧、氮或氢，通常需要进行低温精馏提纯，非常规天然气液化技术与常规天然气有较大差别。本文回顾了近年与非常规天然气液化相关的研究进展。对于煤层气，国外大型煤层气项目因制冷剂供应原因均采用级联式流程，国内则注重小型或撬装式装置的开发以及含空气煤层气液化的特殊性的研究。对于合成天然气，由于脱氢的需要均采用液化-精馏的流程结构，并可以通过液化-精馏两部分的能量整合实现系统能效提升。对于焦炉煤气，甲烷化生成合成天然气后再液化是主流技术方案，而将焦炉煤气分离液化同时制取液化天然气和液氢的新技术方案应予重视。此外，与非常规天然气液化过程安全性、相平衡和溶解度等方面的研究也取得了积极进展。  
        关键词：液化天然气;制冷循环;液化流程;煤层气;合成天然气;焦炉煤气   
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      • 陈焕新, 曾宇柯, 成建宏, 邵双全, 张建强, 陈进, 张梦华
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.038
        摘要：随着多联机系统的发展与普及，对多联机产品能效评价方法的研究也逐渐深入。目前，我国多联机3种主要能效评价指标（SEER、HSPF和IPLV（C））都与环境温度的发生小时数有关，本文从地理环境的角度出发，结合国际现行多联机能效标准的发展，分析不同气候区域对多联机空调能效标准指标的影响。通过分区进行能效评价是多联机能效标准研究的一个新思路，期望众多暖通制冷领域学者和企业积极参与，从理论与实验的角度研究标准分区或不分区的利弊，共同推动产业进步。  
        关键词：多联机系统;能效标准;气候区域;节能;环保   
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      • 宓宏, 王双双, 江天乐, 王月, 邬昕, 王海鹰
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.045
        摘要：中国是全世界最大的制冷设备与制冷剂生产国和消费国，全球制冷剂超过1/3的需求量来自中国。预计至2030年，我国制冷空调行业制冷剂消费总量将达15.4～17.8万吨。本文介绍了国内外制冷剂回收再生技术及设备现状；调研了国内外对于制冷剂回收、净化再利用的相关标准，以及制冷剂中不同污染物含量的检测方法；分析了常用的传统制冷剂碳排放评价指标及优缺点，并探讨了一种适合制冷剂回收再生过程的制冷剂气候性能评估指标；最后，提出制冷剂回收、净化再利用的机遇与挑战。  
        关键词：制冷剂回收;制冷剂检测;R134a;R407C   
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      • 宁静红, 刘华阳
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.053
        摘要：高温热泵是解决冷热双利用、实现节能减排的重要方法。由于工质使用的限制，自然工质成为研究的重点，氨作为自然工质，具有优良的热力性能。本文通过热力计算对氨和其它常用热泵工质进行了性能对比分析，并对氨蒸气压缩式高温热泵进行了综述和讨论，得出氨在80~95 ℃范围内综合性能最佳，适合用于60~110 ℃高温工况。基于单级压缩热泵循环提出利用太阳能补偿的氨蒸气压缩高温热泵系统，对该系统进行了讨论，并结合天津地区的辐射日照条件讨论了系统的可行性。  
        关键词：高温热泵;氨;余热回收;太阳能辅助   
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      • 王文涛, 李先庭, 胡平放
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.061
        摘要：空气与土壤复合源热泵系统通过空气换热器实现了间接空气源热泵模式与补热模式，可补偿取、放热量的差值，解决土壤源热泵系统在我国北方地区长期运行产生的土壤热不平衡问题。为能够在保障供暖效果的前提下最大限度地降低地埋管数量，本文以我国5个北方城市的住宅为例，在TRNSYS平台上建立了空气与土壤复合源热泵系统的仿真模型，对地埋管和空气换热器的匹配设计进行了研究，并对减少地埋管数量后的复合源热泵系统的应用效果进行了模拟分析。结果表明：复合源热泵系统在哈尔滨、长春、沈阳、北京、济南的地埋管数量最大减少比例为29%~43%，每延米地埋管需对应匹配0.029~0.050 m2的空气换热器面积；减少地埋管数量后的复合源热泵系统在长期运行中可维持土壤温度稳定，其十年总费用节省率为12.6%~25.3%。  
        关键词：土壤源热泵;空气源热泵;住宅;匹配设计;清洁供暖   
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      • 战斌飞, 徐洪波, 张海南, 冷冬梅, 田长青, 周远
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.069
        摘要：微通道液冷板在高功率密度元器件散热上广泛使用，对于板面温度均匀性提出了更加严格的要求。本文以提升液冷板板面温度均匀性为目的，设计了一个同侧单进口、出口的全铝材质的微通道液冷板，在热流密度为300 W的情况下，测试其使用单相水和相变工质冷却的板面平均温度均匀性分别为2 ℃以内和2.6 ℃（R236fa）。为了进一步提升温度均匀性，在此基础上提出了优化流道的方案，即单进口多出口的方案，并从仿真和实验两方面验证了优化方案的有效性，实现了使用R236fa工质相变冷却后板面的温度均匀性可以控制在2 ℃以内。  
        关键词：高热流密度;冷却;液冷板;温度均匀性;优化   
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      • 王鹏, 王闯, 邢子文
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.077
        摘要：本文提出一种与露点间接蒸发冷却器相耦合的冷库用新型空气制冷循环。对该新型循环进行了相应的热力计算，与普通空气制冷循环及NH3蒸气压缩循环进行了对比分析，并对比分析了工况参数变化对耦合露点间接蒸发冷却器前后的空气制冷循环性能及NH3蒸气压缩循环COP的影响。结果表明：配置露点间接蒸发冷却器的新型空气制冷循环的性能得到了提高，设定工况下最大COP可提高37.8%，且相比NH3制冷循环，流程与设备更简单。  
        关键词：制冷循环;热力分析;露点间接蒸发冷却器;COP;天然制冷剂   
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      • 黄楚, 谷波, 田镇, 沙宇雄
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.083
        摘要：本文对筒型翅片管换热器的空气侧流动特点进行了理论分析，基于现有换热模型提出了一种能够反映筒型翅片管换热器结构特点的集中参数形式的换热因子关联式。通过实验对比了筒型和普通型的换热因子，对理论分析进行验证，结果表明：现有换热模型对筒型翅片管换热器的预测误差较大，平均相对误差达到81.16%；对传统换热器预测较准，平均误差为7.53%；使用本文实验数据拟合后的新关联式对筒型换热器平均相对误差仅为8.86%，对传统换热器平均误差为8.80%，且误差分布均匀，大幅提高了关联式对筒型翅片管换热器的预测精度，也保持了对传统换热器的预测精度。  
        关键词：翅片管换热器;换热因子;实验关联式;变结构分析   
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      • 张天雷, 赵彦杰
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.092
        摘要：本文制作了微机械加工的阵列方微柱金属表面，实验研究了其在环境温度Tatm=24 ℃，相对湿度RH=17%，不同冷表面温度（Tw=﹣5.2、﹣10.1、﹣15.2 ℃）及不同试件尺寸时，自然对流条件下的结霜特性，分析了表面温度和持续时间对霜层厚度和霜重量的影响，提出了阵列方微柱表面的抗结霜机理，并通过仿真模拟进行了验证。结果表明：当冷表面温度为﹣10 ℃时，阵列方微柱表面的霜层质量比平表面降低了约32%；自然对流使微柱之间产生了空气涡旋，水蒸气会随着空气涡旋流动而无法在凹槽内停留，霜仅形成在微柱顶部，凹槽内不结霜，从而显著减少了有效结霜面积；当微柱间距L过大时，凹槽内会形成冷凝液滴并结霜。  
        关键词：结霜特性;阵列方微柱表面;自然对流;仿真模拟   
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      • 薛宇, 叶蔚, 赵文萱, 吴超, 张旭
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.100
        摘要：用以测量辐射信号的球形实验装置置于直径为43 m、高为44 m的圆柱形实验厅内，球体外侧安装信号接收光电倍增管球壳层（PMTs），其运行会产生200 kW的高热。为维持球体表面水体温度稳定在（21±1）℃高精度恒温环境下，本文采用计算流体力学（CFD）技术，将球体浸没在循环水中并配合上下两段式布水方式进行精准控温。结果表明：上下两段布水方式可实现大型水体空间局部精确控温。考虑到不规则腔体流道限制，设计调整水循环布水角度，上布水口低温面积最大增幅达20%；提出增大上下布水器水量比以控制水体垂直温差，上下布水器水量之比为2.5:1时控温能力最强，且降温最有效的区域是多孔介质PMT层与外水层；为得到不同热量下温度分布的统一规律，增大热源发热量，内水层上下布水口低温面积变化幅度有差异，上布水口低温面积缩小41%，下布水口缩小62%，但下布水口低温面积始终大于上布水口。  
        关键词：发热球体;布水参数;控温技术;数值模拟   
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      • 宋培刚, 余鹏飞, 代文杰, 颜华周
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.107
        摘要：低温空气源热泵产品普遍采用中间补气技术解决空气源低温多联机在低温环境中能力衰减严重的问题。本文研究了低温多联机中间补气增焓系统，通过多联机性能实验测试对系统压力、温度等参数进行测试，并对测试的数据进行拟合分析，确定了补气增焓技术的控制要素：流经室外换热器的制热主路制冷剂的质量流量与状态是多联机补气增焓控制中的主要因素；中间补气增焓支路制冷剂干度越接近1，制热效果越好，因此保证压缩机补气口制冷剂饱和蒸气态可以作为低温多联机制热控制的重要参数；而由吸排气压力计算的理论最佳增焓压力不具有普适性，不能作为低温多联机补气增焓的有效输入项参数控制。  
        关键词：多联机;补气增焓;补气压力;过热度;制冷剂流量   
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      • 刘倩, 李正飞, 丁新磊, 陈焕新, 王誉舟, 徐畅
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.118
        摘要：本文针对多联机系统实际运行中可能出现的多故障并发问题，提出一种结合线性判别分析（LDA）和随机森林（RF）算法的多故障诊断策略，可以在完成故障类型识别后，自适应地根据故障类型选择最佳细化诊断模型，进一步诊断出故障发生水平或故障发生原因。首先，在不同的制冷和制热工况下，引入四通阀故障、电子膨胀阀故障、制冷剂充注量故障，并按照7:3的比例划分为训练集和测试集，利用训练集建立基于RF算法的故障类型识别模型；然后，利用LDA方法对训练集中3类故障的特征分别进行降维，并利用降维后的训练集建立故障细化诊断模型；最后，测试集中的样本数据在经过故障类型识别后，根据识别结果自适应地输入至最优故障细化诊断模型。结果显示：故障类型识别模型在测试集上的准确率达到99.99%，3类故障细化诊断准确率分别为96.12%、100%、97.44%，说明该策略能够较好的完成针对多联机系统的多类型故障诊断任务。  
        关键词：多联机;故障识别;故障详细诊断;随机森林;LDA   
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      • 闫军威, 李昆, 周璇, 王炳文, 卢泽东
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.127
        摘要：针对系统运行过程中，工况切换可能导致系统运行参数目标值的跃变，进而引发系统运行不稳定的问题，本文提出一种基于关联规则的变工况运行参数稳态优化方法，该方法改进了原有的关联规则挖掘策略，将历史工况作为变工况关联规则挖掘的输入条件之一，以系统运行状态稳定为约束，优化稳态运行参数目标值，并讨论了变工况下系统的准稳态运行条件。以某商场冷水机组为应用案例，在典型工况划分的基础上，采用Apriori算法挖掘冷水机组准稳态运行条件下的主要运行参数与性能指标之间的关联关系，并进行参数优化。仿真结果表明：与原运行方式相比，冷水机组运行综合稳定性在过渡季和夏季分别提高了50.4%和62.7%，且其能耗分别降低了14.48%和16.5%。  
        关键词：参数优化;关联规则;冷水机组;准稳态;工况划分   
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      • 李伟, 刘向农, 杨磊, 仰叶, 牛玉龙, 吴涛
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.137
        摘要：针对相变蓄热材料实际应用中的周期性释热情况，本文采用响应面法设计实验方案，对一种基于圆环形赤藻糖醇/膨胀石墨复合相变材料的间接式蓄热器进行周期性释热实验。利用蓄热材料的释热量、释热动力、有效能利用率对蓄热单元的释热性能进行分析。结果表明：当间歇时间为20 min，材料累计释热时间为40 min，总释热功率、斯蒂芬数、?效率均随着运行时间的增加存在极值，其中?效率极值出现时间相对于总释热功率和斯蒂芬数要滞后22%，综合考量3个评价指标得出运行时间7.7 min为最佳结果。  
        关键词：相变蓄热;赤藻糖醇;响应面法;周期性释热   
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      • 王昕, 宋冰岩, 张玉洁, 许宇坤, 王非
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.145
        摘要：热源羽流是普遍存在于日常生活与工作中的一种气流形态，但对通风气流营造舒适的室内环境会造成明显干扰。为避免测试仪器对热源羽流场的干扰，本文采用2D-PIV系统拼接技术对不同热源强度、尺寸的面源羽流进行竖向区域测量，得到更加准确的运动特征方程和全局流场分布。以此实测数据，对面源羽流的轴心速度、扩展半径公式进行拟合系数讨论，得到一个简便且较为准确的圆形面源羽流轴心速度表达式，并对式中的系数进行拟合修正。结果表明：在热源半径为0.050～0.125m，热源散热量为40～120W之间能够较好的反映出热羽流轴心速度随远离热源高度的变化关系。  
        关键词：热源羽流;PIV系统;轴心速度;热源尺寸   
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      • 李斌, 刘斌, 陈爱强, 赵松松, 宁静红
        2021, 42(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2021.02.158
        摘要：食品在冷链过程中的碳足迹计算是我国食品未来走向国际市场的一个必要门槛。本文利用生命周期评估方法计算了某果蔬冷链各环节的碳足迹，并基于能量平衡方程，研究不同运输时间下的冷藏运输方式和碳足迹。研究结果表明：1）1 kg蔬菜各冷链环节碳足迹为0.098 kg，运输环节占总排放的82%，预冷、存储（销售）和消费（废弃）环节分别占总排放的7%、6%和5%；2）运输时间在5 h内，预冷后的蔬菜可采用保温运输，供冷碳足迹为0；3）蓄冷运输时间60 h，蓄冷剂相变潜热L=270 kJ/kg时，每立方米需要70 kg的蓄冷剂；4）10 t冷藏车的运输时间在98 h内采用蓄冷运输比机械制冷运输的供冷碳足迹更小。因此，为了减小冷链过程中的碳足迹，应根据运输时间选择不同的冷藏运输方式，优先使用体系数H小的冷藏车，相变潜热大的蓄冷剂，COP高的制冷机组，适当增加冷藏车保温层厚度。  
        关键词：果蔬冷链;碳足迹;运输方式;计算方法   
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