摘要>通过热泵技术将生产/生活中的低品位余热提质增效,应用潜力广泛。其中,非共沸工质能够实现热泵循环换热过程中的温度匹配,实现余热资源的深度利用。本文基于水源热泵热水实验台对基于大滑移温度的CO2/R1234yf、CO2/R290、CO2/R600a和CO2/R32非共沸工质进行实验分析,并以R290工质作为对照,探究蒸发器与冷凝器同时满足大温差情况下的热泵性能表现。结果表明,非共沸工质充注量主要影响循环过冷度,进而影响系统COP(性能系数,Coefficient of Performance),当CO2/R1234yf 的质量组分为15/85%时,循环存在最优充注量,在实验工况(热源进水25℃,出水5℃;热汇进水15℃,出水45℃)下最优充注量对应的COP为 7.66。同时,在实验工况下,相较于R290单工质,CO2/R290工质对最优COP提升了75.2%,对应qv(单位容积制热量)提升了107.7%;CO2/R1234yf工质对最优COP提升了27.7%,对应qv提升了92.0%;CO2/R32工质对最优COP提升了15.0%;而CO2/R600a工质对最优COP仅提升1.7%,应用潜力较低。
摘要>热泵干衣机烘干过程,具有强耦合(冷媒侧的热力循环与空气侧的衣物干燥循环)、时变性(系统工况状态随烘干时间变化)、集成性(有限空间下集成蒸发器、冷凝器、风机、压缩机等)的复杂特性,为理论分析热泵干衣机系统参数对烘干性能的影响研究带来了很大难度。本文基于一定简化,详细分析了不同压缩机能力,不同风机风量对热泵干衣机单位能耗除湿量SMER、单位时间除湿量MER的影响。 研究发现:对于闭式热泵干衣机,在同一风量下,冷凝器出风温度在20到80度,蒸发器出风温度在10到50度的分析范围内,干衣机SMER随着冷凝器出风,蒸发器出风温度的升高均先增大再降低。对于本例分析的热泵干衣机,半载5kg衣服负载,理论计算其存在最优的冷凝器出风温度53度、蒸发器出风27度,使得干衣机SMER最大。其最优的冷凝器出风,蒸发器出风温度与热泵系统COP及滚筒内衣物的传热传质有关;在同一蒸发器出风、冷凝器出风温度下,系统风量在0.02~0.08kg/s的分析范围内,单位能耗除湿量SMER随着风量的增大先增大再降低,存在最优的工作风量0.047kg/s使得干衣机SMER最大。其最优风量与滚筒功率及整机风阻特性有关;并根据干衣机性能测试标准,通过实验验证了理论分析结果与实验测试基本一致,其最大SMER对应的风量与工况温度也与理论分析接近。其研究方法与结论可为热泵干衣机系统设计与优化提供理论指导。
摘要>HP-1是新一代环保HFOs制冷剂,由于其具有良好的热力学性能、环保性能及其临界参数和饱和蒸气压均与R245fa接近的性质,具有替代高GWP的R245fa用于高温热泵等领域的潜力。本文主要通过理论与实验的手段,对HP-1的可燃性、溶油性和材料相容性等关键物性展开研究。研究结果表明:HP-1可燃极限为9.75%-16.1%,与MK220润滑油高温下互溶性良好,与高温热泵系统材料相容性良好。HP-1应用高温热泵机组,在蒸发温度50-70℃时,机组冷凝温度均可达125℃,制热量为99.27kW-153.14kW,COP为2.25-4.85。
摘要>跨临界CO2热泵空调系统拥有良好的低温制热能力,其运行过程中的动态参数变化对乘员热舒适性的影响重大。为研究乘员舱舒适性以及跨临界CO2热泵空调系统参数动态变化的耦合规律,本文基于一维仿真软件GT-Suite和三维CFD软件STAR-CCM+搭建了联合仿真模型,建立了乘员舱温度场与热泵空调系统的结构化关联关系,综合分析了热泵空调系统运行过程中车厢动态升/降温特性。结果显示乘员舱热环境温度分布较不均匀,有必要采用加权PMV(平均热感觉指数)评价乘员舱非均匀热环境。在多PID控制的跨临界CO2汽车热泵空调系统中,使用基于加权PMV舒适度模型的控制方法能够保持系统目标参数的调控稳定。在制冷模式43 ℃环温工况下,该控制方法能够降低9.4%的压缩机功耗;在制热模式-10 ℃环温工况下,该方法能够降低17.9%的压缩机功耗,该控制方法能够在满足热舒适的前提下降低系统压缩机功耗,有助于提升新能源车续航里程。
摘要>推移活塞型脉管制冷机采用推移活塞进行相位调节和声功回收,潜在制冷效率高。针对制冷温度-100 ℃左右,当前研究缺乏同时满足大冷量和高效率的推移活塞型脉管制冷机。本文设计一台应用于低温冷库的百瓦级制冷量的推移活塞型脉管制冷机,实验测试其制冷性能,重点关注推移活塞运动和压缩机效率。基于验证后的数值模型,分析脉管冷指与压缩机的耦合关系及冷指内部相位关系。结果表明,当充气压力3.0 MPa,运行频率64.9 Hz,水冷温度20 ℃,输入电功500 W时,该推移活塞型脉管制冷机可在-100 ℃提供160.3 W制冷量,相对卡诺效率为22.2 %。此时推移活塞领先压缩活塞59 °,冷指内部相位分布合理,压缩机与冷指耦合良好,压缩机效率为78 %。该制冷机为目前-100 ℃制冷温度附近效率最高的推移活塞型脉管制冷机。
摘要>细胞库普遍使用的二甲基亚砜(Me2SO)对细胞和人体均有较强的副作用,因此亟需一种方案来替代Me2SO并具有与Me2SO产品相当效果。实验以人脐带间充质干细胞为研究材料,首先通过差示扫描量热仪和低温显微系统测定了海藻糖、葡萄糖和L-脯氨酸的热物性及其对冰晶生长的调控,在此基础上通过冻存实验确定了冻存液中各组分的浓度,并验证了冻存后的细胞的活性和功能。结果显示,使用新型干细胞冻存液(1.25 mol/L乙二醇 + 1.0%乳清蛋白 + 0.1 mol/L海藻糖 + Normosol-R注射液)冻存后的细胞存活率(92.42 ± 0.28%)和回收率(87.80 ± 4.22%)与传统冻存液(10%Me2SO)无显著性差异,且新型干细胞冻存液能够更好地维持干细胞的增殖能力和表型。新型干细胞冻存液解决了细胞低温保存中的“Me2SO-free”问题,具有潜在的应用前景。
摘要>毛细管网换热器由于换热面积大、温度均匀等诸多优点在交通类能源隧道已有较多应用。热力能源隧道作为一种新型能源隧道因具有内热源而与交通类能源隧道差异较大,为研究毛细管网换热器在热力能源隧道应用的可行性,本文实验研究了热力能源隧道毛细管网换热器采用1:1间歇运行模式下的换热性能。结果表明:隧道内初始空气温度越高,毛细管网换热器的换热量越大,隧道内初始空气温度增加10 ℃,换热量增加45.9 %;换热量随循环水流速增大而增加,呈指数型变化,流速增大到0.1 m/s时,换热量趋于稳定;循环水入口温度越低,换热量越大;在换热过程中,毛细管网换热器吸收的热量达到143.09~187.22 W/m2,远高于交通类能源隧道的单位面积换热量。研究成果可为内热源能源隧道毛细管网换热器的设计与应用提供依据。
摘要>随着锂离子电池功率密度不断提高以及高功率快充技术的发展,电池热管理系统的设计已成为研究的重点和难点。本文基于吹胀式冷板构建了一种多箱电池包直冷热管理系统,并对系统在不同运行工况下的性能表现进行了实验研究。实验结果表明:在0.5 C倍率充电工况下,压缩机转速为2400 r/min时,系统的平均性能系数(Coefficient of Performance, COP)可达到5.83,冷板的最大无量纲压力损失系数为6.27%,冷板间最大温差为1.90 °C。冷板间的温差随着压缩机转速升高和冷板热载荷的增加而增大,冷板间最大温差为3.99 °C。系统COP随着压缩机转速的升高而降低,系统COP最高可达到7.41。
摘要>为减少温室气体的排放并提升供暖系统性能,本文提出了基于引射器与集成机械过冷的跨临界CO2热泵供暖系统(EJ-IMS),构建其热力学模型,以系统COP为目标函数,对过冷度和排气压力进行优化,并对系统在不同气候区典型城市使用的冬季供暖性能进行评估。结果表明:EJ-IMS系统存在最大COP、最优过冷度和排气压力。EJ-IMS系统的最优过冷度比集成机械过冷系统(IMS)低26.44~39.21%,最优排气压力比基本系统(BASE)和带引射器系统(EJ)低0.27~9.37%。相比3种常规系统,EJ-IMS系统的COP和?效率分别提高6.09~37.74%和6.75~46.02%。EJ-IMS系统的供暖性能系数(HSPF)相对3种系统提高6.89~29.61%,其更适用于严寒地区。本文可为高效CO2供暖系统的构建提供理论参考。
摘要>热泵技术是一种节能技术,能有效应对全球变暖,降低碳排放。工业热泵回收供热过程的废热,加热水或空气,减少电力消耗及碳排放。工业热泵节能环保,供热稳定,已广泛应用于生产及生活的各个阶段。本文分析了国内外工业余热高温热泵的压缩机类型及特点,针对中大容量的双螺杆压缩机及离心压缩机,分析其研究现状,给出中大容量高温热泵可能的发展方向。