混合工质R513A替代R134a应用于离心式冷水机组的理论分析及试验研究
R1233zd(E)在离心式冷水机组中的应用研究
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）ｉｎｔｏ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｃｈｉｌｌｅｒ
Ｘｕｅ Ｆａｎｇ Ｓｕ Ｘｉｕｐｉｎｇ Ｗａｎｇ Ｌｉｎｚｈｏｎｇ （Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｗｕｘｉ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）
１ Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）的 物 理 特 性 １．１ Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）Байду номын сангаас环境影响及制冷循环性能
图１所示为一些典型制冷剂制冷循环性能的 比较（以 Ｒ１３４ａ为基 准），从 安 全 性 及 环 境 友 好 性 角度 看，Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）为 Ａ１ 类 （低 毒 性 ），Ｒ３０， Ｒ５１４Ａ 与 Ｒ１２３ 相 同，属 于 Ｂ１ 类 （高 毒 性 ）； Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）等为不可燃 制冷 剂，而 Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）和 Ｒ１２３４ｙｆ 属 于 弱 可 燃 制 冷 剂。 此 外，Ｒ１３４ａ 和 Ｒ２４５ｆａ等 具 有 高 ＧＷＰ 值，Ｒ５１３Ａ 具 有 较 低 的 ＧＷＰ 值；Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）和 Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）等 具 有 低 ＧＷＰ 值。从单位容积 制 冷 量 看，图 １ 中 的 中 压 制 冷剂有较大的优 势，但 中 压 制 冷 剂 多 具 有 高 ＧＷＰ 值或者弱可燃性；从循 环 效 率 看，图 １ 中 的 低 压 制 冷剂有明显优势，Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）循环效率高出 Ｒ１３４ａ
笔者只针对应用于离心式冷水机组的制冷剂 从制冷剂安 全 属 性、热 力 学 性 质、换 热 特 性、理 论 循环性能 等 多 角 度 进 行 比 较 评 判，认 为 具 有 极 低 ＯＤＰ 值和ＧＷＰ 值、无 毒 不 可 燃 以 及 高 性 能 的 制 冷剂 Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）将 有 可 能 成 为 下 一 代 离 心 式 冷 水机组的较优选择。
R1234yf 与 R134a 空调性能实验研究对比分析
R1234yf 与 R134a 空调性能实验研究对比分析作者：张亚国郭艳萍贺其富来源：《汽车科技》2020年第01期摘; 要：为了实现制冷剂环境友好性，本文基于 R1234yf 与 R134a 不同的热物性参数基础上，在整车上进行 R1234yf 与 R134a 不同制冷剂系统的制冷性能及系统差异性的对比研究。
分析 R1234yf 制冷剂的可替代性，进一步采取有效措施提高其制冷性能。
关键词：R1234yf;R134a;过冷度;过热度中图分类号：U463; ; ; 文献标志码：A; ; ; ;文章编号：1005-2550（2020）01-0007-04Experimental study on air conditioning performance of R1234yf and R134aZHANG Ya-guo， GUO Yan-ping， HE Qi-fu（ Dongfeng Motor Company Technology Center， Wuhan 430056， China）Abstract： In order to achieve environmental friendliness of refrigerants. Based on the different thermophysical parameters of R1234yf and R134a， the refrigeration performance and system difference of different refrigerant systems of R1234yf and R134a were studied in this paper. The substitutability of R1234yf refrigerant was analyzed， and effective measures were taken to improve its refrigeration performance.制冷劑作为空调系统的工作介质，理想的制冷剂不仅要有优良的热物理性质及安全性，也要有较好的环境友好性。
R1234ze(E)与R134a在冷水机组中的应用对比与探讨
R1234ze(E)与R134a在冷水机组中的应用对比与探讨杜国良
【期刊名称】《制冷与空调》
【年(卷),期】2018(018)008
【摘要】介绍HFO类制冷剂R1234ze(E)与HFC类制冷剂R134a的基础特性,分别将这2种工质在螺杆式冷水机组上开展制冷循环性能试验,进行整机制冷量、降膜蒸发器传热性能、壳管式冷凝器传热性能及COP等方面的测试.试验结果表明:R1234ze(E)相比R134a样机制冷量有较大的衰减,蒸发和冷凝传热性能均有下降,而整机COP略有提升.指出后续需要针对R1234ze(E)性能衰减、传热能力下降等问题进行深入研究.
【总页数】4页(P51-54)
【作者】杜国良
【作者单位】顿汉布什(中国)工业有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.冷水机组能效标准GB 19577-2015实施中的一些问题探讨 [J], 孙国平
2.替罗非班联合瑞舒伐他汀在不同年龄不稳定型心绞痛中的应用对比探讨 [J], 张永佳;陈德俊;杜宋耿
3.R513A与R1234ze在螺杆冷水机组上替代R134a的试验研究 [J], 王勇; 杜国良; 王发忠; 余江海
4.征文——冷水机组系统中R515A和R1234ze(E)替代R134a的性能分析 [J],
齐和乐
5.市场调查中数据统计分析法的应用对比探讨 [J], 谢靖
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HFCs混合制冷剂热力性质的研究
研究论文
HFCs 混合制冷剂热力性质的研究 Ξ
吴献忠
(上海冷气机厂 上海 200070)
李美玲 孔毅
(上海理工大学动力工程学院 上海 200093) 摘 要 为了利用 PR 方程和 Huron2Vidal 混合规则对三元混合制冷剂的热力性质进行精确计算 ,通过对 10 组二元 HFCS 混合制冷剂的汽液相平衡实验数据进行热力学关联 ,得出了相应的 NRTL 模型参数 ,由优选得到的过量 Gibbs 自由能 NRTL 模型的相互作用系数预测了构成 R407C 和 R404A 的三元混合制冷剂 R32/ R125/ R134a 以及 R125/ R143a/ R134a 的汽液相平衡 ,结果表明 ,泡点压力实验值和计算值的算术平均相对偏差小于 0. 42 % ,各组分的汽相 组成实验值和计算值基本吻合 。最后还应用相关热力性质分别对 R32/ R125 和 R407C 进行了理论制冷循环分析计 算并和其他模型的计算结果进行了比较 。 关键词 工程热物理 ;热力性质 ;状态方程 ;混合制冷剂 ;混合规则 ;活度系数 ;循环分析
1 引言
采用混合工质作为替代制冷剂是一种发展趋 势 。对 于 制 冷 和 空 调 领 域 中 广 泛 应 用 的 R22 和 R502 等制冷剂的替代 ,目前通常采用少数无环害的 HFCS 制 冷 工 质 组 合 成 多 种 混 合 工 质 制 冷 剂 , 如 R404A 、R410A 、R407C 和 R507A 等 来 解 决 R22 和 R502 的替代问题[ 1 ] ;同时在以非共沸 HFCS 混合工 质为制冷剂的空调系统中 ,通过改变单位容积制冷 量不同的循环工质的组成 ,可以改变系统的制冷或 制热量 ,使得整个空调装置的制冷量具有容量可调 控的特点 ,并且保证空调系统提供的负荷与外界环 境的负荷变化相匹配 ,从而实现系统负荷的连续调 节 ,获得了变频机的功效和良好的节能效果 。在变 组成容量控制的空调系统中 ,工质对的组成分离是 通过分馏操作得以实现的 ,分馏属于平衡分离过程 ,
R513A水平管内冷凝换热特性
R513A水平管内冷凝换热特性陶雪豹;黄理浩;陶乐仁;刘德;张苏韩【期刊名称】《化学工程》【年(卷),期】2024(52)3【摘要】R513A是第4代新型环保制冷剂,在制冷空调等方面有着广阔的应用前景。
为研究R513A在水平管内的冷凝换热特性,搭建一套冷凝/蒸发一体式水平单管换热实验台。
实验工况:冷凝温度分别为33、35、38、40℃,质量流速为50—225kg/(m^(2)·s)。
研究变质量流速、变冷凝温度等对管内冷凝换热特性和流动压降的影响,并与工质R32和R134a对比。
研究结果表明:R513A冷凝换热系数和压降均随质量流速的增加而增加,随冷凝温度的增大而减小;R32冷凝换热性能要优于R513A与R134a,而R134a的冷凝换热系数比R513A高19.7%,但其压降要比R513A高49.2%,综合考虑,R513A可用于R134a的替代。
最后,将实验值与关联式预测值进行对比,显示Dobson和Chato、Cavallini等关联式的换热系数预测效果较好,其平均绝对误差为13.2%和13.62%。
【总页数】6页(P47-52)【作者】陶雪豹;黄理浩;陶乐仁;刘德;张苏韩【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院;上海市动力工程多相流动与传热重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TK124【相关文献】1.水平微肋管内R410A的冷凝换热特性2.R410A和R22在小管径水平管内冷凝换热特性研究3.微肋管内R513a流动沸腾换热特性实验研究4.水平1EHT管内R22、R32、R410a冷凝换热特性实验研究5.水平管内过热水蒸气冷凝换热特性的试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
R290替代R134a在冷柜系统的研究和应用
R290替代R134a在冷柜系统的研究和应用徐延辉;孙士杰;尹小兵;何四发【摘要】本文从理论上分析了用R290替代R134a的可行性.经过热力循环计算的对比,认为R290与R134a的各种热力学性质比较接近.在使用R290替代R134a 时,R290体现出比R134a更为优越的性能和效率,可以实现低温制冷和快速制冷,对系统整体性能有提升.并通过匹配实例验证了R290替代R134a系统不仅减少了工序,降低了操作难度,还很好地降低了产品成本.【期刊名称】《家电科技》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】4页(P56-59)【关键词】R290;R134a;冷柜;快速制冷;性能提升【作者】徐延辉;孙士杰;尹小兵;何四发【作者单位】华意压缩机股份有限公司江西省景德镇市333001;华意压缩机股份有限公司江西省景德镇市333001;华意压缩机股份有限公司江西省景德镇市333001;华意压缩机股份有限公司江西省景德镇市333001【正文语种】中文Abstract：This paper analyzes the feasibility of replacing R134a with R290 in theory. After comparing the thermodynamic cycles, it is considered that the thermodynamic properties of R290 and R134a are close. In the use of R290 instead of R134a, R290 reflects the R134a more superiorperformance and efficiency, can achieve low temperature refrigeration and rapid cooling, the overall performance of the system has improved. And through the matching example to verify the R290 alternative R134a system not only reduces the process, reducing the difficulty of operation, but also a good way to reduce the cost of the product.Keywords：R290; R134a; Freezer; Quick cooling; Performances upgrade氯氟烃类人工合成制冷工质对臭氧层有破坏作用及产生温室效应，使制冷行业面临严峻挑战。
R134a气体水合物蓄冷实验
2007年1月重庆大学学报(自然科学版)Jan .2007第30卷第1期Journal of Chongqing University (Natural Science Editi on )Vol .30 No .1 文章编号:10002582X (2007)0120058203R134a 气体水合物蓄冷实验3李夔宁,刘玉东,吴治娟,唐 娟(重庆大学动力工程学院,重庆 400030)摘 要:空调蓄冷是实现电网“移峰填谷”的重要手段.为缩短蓄放冷时间,以R134a 为工质,在气体水合物蓄冷循环中加入引射器,研究结果表明:引射器增强了水和R134a 气体的混合,在引射器内生成了部分水合物晶核.与无引射循环相比,水合物的成核过冷度降低约2～4℃,水合物的生成时间缩短13%～25%,获得了较好的蓄冷效果.并提出“热势”理论对实验现象进行解释,采用引射器后,水合物形成需要的“热势”降低,从而使水合物的成核过冷度和形成时间有明显降低.关键词:气体水合物;蓄冷;引射器;热势中图分类号:TK124文献标识码:A 空调蓄冷技术是为实现电网电力移峰填谷而兴起的一门新技术,对建设节约型社会具有重要意义.但目前在工程中普遍应用的是冰蓄冷系统和冰-水混合蓄冷系统,压缩机运行在蒸发温度-5℃的制冷工况,而不是5℃左右的空调工况,降低了压缩机的运行效率.为使蓄冷系统在空调工况运行,要求蓄冷工质的相变温度在8～12℃,相变潜热大,传热性能好,传统的蓄冷工质水已不能满足要求.研究表明,氟利昂气体水合物具有以上特点,此外,这种高温相变蓄冷材料还具有很好的化学稳定性,长期使用也不会老化失效,腐蚀性低,安全性较好,因此被认为是理想的新一代空调蓄冷介质[1].目前,强化传热传质,缩短蓄放冷时间是气体水合物蓄冷技术研究的主要方向[223].笔者以R134a 为气体水合物工质,在蓄冷循环中加入引射器,对气体水合物的成核过冷度和生成时间进行了实验研究和理论分析.1 实验装置实验装置按照非直接接触蓄冷和直接接触放冷方式设计[4],如图1所示,主要由蓄冷系统、放冷系统、制冷系统、循环动力系统和数据采集系统5部分组成.引射器结构如图2所示.蓄冷罐体采用不锈钢管制做,内部尺寸为<200mm ×600mm ,在蓄冷罐的上部和下部设有观察窗,用以观察水合物的生成现象.在蓄冷罐内布置了15对铜-康铜热电偶测量温度,分别布置在高度不同的5个层面上,每个层面布置3对热电偶其相对罐底的位置如表1所示.图1 实验装置系统简图图2 引射器结构示意图表1 蓄冷罐内的热电偶分布表热电偶位置/mm数量/对1503215033250344503555033收稿日期:2006209212作者简介:李夔宁(19702),男,重庆大学副教授,博士,主要从事制冷与低温工程方向的研究,电话(Tel .):023*********;E 2mail :leekn@cqu .edu .cn .2 实验现象及机理分析实验中观察到,首先在气-液界面处生成一薄层气体水合物,随着引射过程的进行,这层水合物的厚度不断增加,形状呈泡沫状,同时,在液-液界面处也可以观察到少量水合物的出现,但其生成速率很慢,呈半透明状.与无引射器循环相比,两者的实验现象基本类似,气体水合物都主要在气-液界面处生成,但加入引射器后,水合物的生成速率加快,蓄冷时间缩短.水合物的形成需要一定的过冷度和诱导时间来推动[5].水合物生成的关键在于稳定晶核的形成,而晶核的形成又可分为3个阶段:水和制冷剂分子形成不稳定簇;不稳定簇形成亚稳团聚体;亚稳团聚体形成晶核[627].笔者认为,气体水合物的形成过程,需要一种“热推动力”,将其定义为“热势”.它表示由温差作用,推动水合物晶核形成的“势”.过冷度的存在即可形成一定热势来推动水合物的形成.过冷度越大,“热推动力”就越强,所需的诱导时间就越短.而热势又可分为“基本热势”和“附加热势”.“基本热势”是水合物生成过程中必不可少的“趋势”,它破坏反应物分子原本的排列次序,使水合物的生成成为可能,并且只与水和制冷剂的初始状态及制冷剂的性质有关.而“附加热势”则是水合物生成过程的推动力,其大小决定了水合物生成时间的长短.3 实验结果与分析图3和图4表示蓄冷罐内温度随时间变化的关系.从图中可以看到,有、无引射器两种状态下温度时间曲线的趋势大致相似.在实验开始阶段,温度都呈下降趋势,直到最低点.有引射器时(图4),其后的温度基本保持不变,其成核过冷度和形成过冷度基本相等,“诱导时间”已不能从图上观察到,实验直接进入稳定状态,直到蓄冷结束后温度才继续下降.而无引射器时,温度有2～3℃的回升,然后才进入稳定状态,持续到蓄冷结束后继续下降.图5(a)、(b)是不同工况下有、无引射器2种状态蓄冷温度-时间曲线对比图.从图中可以看出,采用引射器后,水合物的成核过冷度和形成时间有较明显降低,在实验参数范围内,成核过冷度降低约2～4℃,形成时间缩短约13%～25%.在引射循环实验中,水和R134a分子在引射器内的混合室里剧烈混合和扰动,一方面,打乱了水分子的初始排列次序,降低了水合物形成所需要的“热势”,从而降低了水合物的成核过冷度.另一方面,混合后的图3 无引射循环蓄冷温度-时间图图4 蓄冷温度-时间图(引射循环比0.73)(a)主流量:1.15m3/h,引射比:0.47(b)主流量:0.53m3/h,引射比:0.73图5 有、无引射循环的蓄冷对比曲线图温度较蓄冷罐内的温度低,使得混合室内的“附加热势”相对较大,加速了成核过程的进行,在上述作用下,引射器内生成了部分水合物晶核,加快了水合物的生成速度,从而缩短了蓄冷所需的时间.95第30卷第1期 李夔宁,等:R134a气体水合物蓄冷实验4 结 论1)实验表明,引射循环系统可以(与无引射相比)降低水合物的成核过冷度.在实验参数范围内,成核过冷度降低约2～4℃,水合物的生成时间缩短13%～25%.2)用该文提出的“热势”理论,可以对水合物生成的实验现象做出合理的解释.参考文献:[1] UT AK A Y,S ATI O A K,T AK ASH I S.Gas hydrate coldst orage using direct2contact heat transfer of liquid2vaporphase change and natural circulati on of refrigerati on in cl osevessel[J].JS ME,1993,36(1):27232.[2] 吕树申.气体水合物蓄冷技术研究报告之一:发展概况[J].制冷,1994,16(1):8211.[3] 郭开华.空调蓄冷及气体水合蓄冷技术[J].制冷,1995,17(4):15219.[4] 王海鹰.关于水喷射泵用于中小型热水集中供暖系统补水的探索[J].暖通空调,1993,5(1):7211.[5] S LOAN E D,JR F.A molecularmechanis m f or gas hyrates nu2cleati on fr o m ice[J].A I CHE Journal,1991,37(9):51257. [6] 蔡毅.R141b气体水合物蓄冷过程现象与机理分析[J].暖通空调,1998,10(1):15219.[7] 裘俊红.水合物生成和分解动力学研究现状[J].化工学报,1995,12(3):7412746.Experi m ent al Study on R134a Gas Hydrate as a Cool Storage M edi u mL I Ku i2n i ng,L I U Yu2do ng,WU Zh i2j ua n,TAN G J ua n(College of Power Engineering,Chongqing University,Chongqing400030,China)Abstract:Cooling st orage is an i m portant method in“cut peak demand and fill valley de mand”of power grid.I n this ex2 peri m ental research,R134a gas hyrate is used as a cool st orage mediu m and jet pump is added t o the cooling st orage cir2 culati on of gas hydrates t o shorten the cooling st orage ti m e.The research result shows that:Jet pump strengthened the m ixture of water and R134a refrigerant and f or med the hyrate nucleus in jet pu pared with the circling without jet,the sub2cooled nucleati on temperature reduced by2～4℃,the m ixture ti m e of hyrates shortened by13%～25%. And als o,the researcher advances the concep t of“ther mo2potential”t o analyze the experi m ental results:the“ther mo2 potential”needed f or for m ing gas hyrates was reduced,which caused the sub2cooled te mperature and its f or m ing ti m e re2 duced obvi ously.Key words:gas hyrate;cooling st orage;jet pump;ther mo2potential.(编辑 李胜春) 06重庆大学学报(自然科学版) 2007年。
美国计划2025年禁止R134a在冷水机组中使用
美国计划2025年禁止R134a在冷水机组中使用
张磊华
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2016(46)3
【摘要】根据最新行业议案,R134a,R410A和R407C等HFC制冷剂将自2025年起禁止在美国境内的冷水机组设备中使用。
美国环境组织——自然资源保护委员会（NRDC）与美国空调、供暖和制冷协会（AHRI）同意在所有类型和冷量的新冷水机组中削减HFC制冷剂使用的时间表。
【总页数】1页(P74-74)
【关键词】机组设备;R134a;自然资源保护;环境组织;环境保护署;三菱重工;灵和;产品类型;压缩机技术
【作者】张磊华
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TU831.4
【相关文献】
1.论我国刑事诉讼中的证据使用禁止——以证据取得禁止和证据使用禁止之间的关系为中心 [J], 艾明
2.R1234ze(E)与R134a在冷水机组中的应用对比与探讨 [J], 杜国良
3.R513A与R1234ze在螺杆冷水机组上替代R134a的试验研究 [J], 王勇; 杜国
良; 王发忠; 余江海
4.征文——冷水机组系统中R515A和R1234ze(E)替代R134a的性能分析 [J], 齐和乐
5.美国明确禁止使用R410A和R134a制冷剂 [J],
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离心式与螺杆式冷水机组组合应用系统方案的性能分析
离心式与螺杆式冷水机组组合应用系统方案的性能分析冷水机组, 性能分析, 方案, 离心式[摘要] 本文通过对示例四种冷水机组组合应用系统方案的分析，重点比较离心式、离心式与单压缩机螺杆式或多压缩机螺杆式冷水机组组成冷水机组系统应用的满负荷和部分负荷性能，指出应根据不同的实际建筑负荷需求来合理选择冷水机组系统最佳组合方案，同时提出冷水机组系统部分负荷值(SPLV)值得进一步深入研究。
[关键词] 离心式冷水机组螺杆式冷水机组压缩式制冷冷水机组系统满负荷部分负荷效率一、前言随着中央空调冷水机组应用的进一步发展，冷水机组的满负荷和部分负荷性能分析研究受到日益重视。
由于水冷离心、螺杆或活塞机组的大量应用，各种蒸气压缩式制冷冷水机组的满负荷和部分负荷性能特点已被逐渐了解和掌握，但对多台冷水机组组合为系统应用的性能特点相对分析得较少，本文通过对开利公司典型离心式冷水机组、单压缩机或多压缩机螺杆式冷水机组组合应用四种系统方案的性能比较和分析，深入探讨实际冷水机组系统应用的特点。
二、冷水机组的组合应用美国开利公司和在上海的合资公司制造并应用的上千个冷水机组项目中有一个十分重要的统计分析：86%的大型中央空调项目由两台或两台以上的多台冷水机组组合成系统进行应用，而单台冷水机组应用在项目中的比例仅为14%，见下图：图1. 开利冷水机组单台及多台组合应用在项目中的比例A - 单台冷水机组B - 2台相同或不同规格冷水机组C - 2台较大规格冷水机组与1台较小规格冷水机组D - 3台相同规格冷水机组E - 4台及4台以上冷水机组从图1 中可以看出：两台以上冷水机组组合应用在实际项目中占有绝大多数比例，因此分析研究两台及两台以上冷水机组系统的特性具有重要的指导意义。
影响冷水机组及冷水机组系统选择和组合的因素是多方面的，如项目的投资状况、制冷剂的选择要求、操作维护性等等，但冷水机组及冷水机组组合系统的满负荷和部分负荷性能直接影响着整个项目的初投资和运行费用，因此值得深入分析研究。
R22_R23_R14三级自动复叠制冷系统的实验研究
三级自动复叠制冷系统的实验研究R22/R23/R14郑大宇，张益铭，陈鑫，刘卫党( 哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院，哈尔滨150028)摘要:提出一种三级自动复叠的制冷系统，搭建了一台采用R22/R23/R14 为制冷剂的三级自动复叠制冷设备，并就系统中非共沸混合制混合制冷剂的降温特性进行了分析．本系统的制冷工艺方法，机组构件设计及选用，理论和实验分析对自动复叠制冷装置的设计和制造具有借鉴和参考的价值．关键词:制冷;自动复叠;混合工质中图分类号:TB657 文献标识码:A 文章编号:1672 －0946(2012)06 －0716 －03Study on c h a r ac t e r i s ti c s of t e mp e r a t u r e d e c li n e in R22 / R23 / R14t h r ee-s t ag e a u t o-ca s ca d e r e f r i g e r a ti o n s y s t e mZHENG Da-yu，ZHANG Y i-m i n g，C HE N Xin，LIU W e i-da n g( Sc h oo l of En erg y an d Civ il E n g i n ee r i n g，H a r b i n Un i v e r s i ty of C o mm e r ce，H a r b i n150028，Ch i n a)Ab s t r ac t:I n th i s pa pe r，a three-stage au to-ca sc ade r ef r i ge r a t i o n c y c l e was de v e l ope d w i thR22/ R23/ R14 a n d the e x pe r i m e nt a l system was set up an d the c h a r ac t e r i s t i cs of b l e n d r e-f r i ge r a nt s in the c ourse of te mpe ra ture dec r eas i ng p r ocess ha ve be en a n a l y ze d．The r ef r i ge r a-t i o n t ec hn o l og i es and m eth ods of th i s un i t，th e des i g n an d se l ec t i o n of th e unit co m po n e nt s have re fe re nc e v a l u e to the des i g n an d manu fac tu re of a uto-cascade r ef r i ge r a t i o n de v i ce．K e y w o r d s: r ef r i ge r a t i o n;au to-ca scade; m i x ed r e f r i ge r a nt自动复叠制冷是实现－60 ～－150 ℃温区的主要方式之一．其在国防军事、现代工业、生物医学及科学研究等领域，有着重要的应用．国内外学者纷纷对自动复叠制冷技术展开了新的研究．目前，自动复叠制冷循环呈现出新的发展特点［1 － 2］，对其研究主要集中在2 个方面:一方面是对原有的制冷循环流程的改进，包括采用新型换热器和高效气液分离器;另一方面则是采用新型的制冷工质，包括二元工质和多元工质，以满足环保和制取低温的要求．本文提出一种新型三级自动复叠的制冷系统并进行实验研究，并将对其混合制冷剂的降温特性进行详细的分析．系统设计时采用的循环流程图．具体流程描述为:一定配比的非共沸混合工质在压缩机 A 中被压缩成高温高压状态后经过冷凝器 B 冷凝，大部分高沸点工质R22 被冷凝成液体，而大部分的中沸点工质R23 和低沸点工质R14 仍为气体．混合物流经贮液式分离器D，在分离器内分离成气液两相．其中含R22 组分的液体从分离器底部流出，经过换热器F1 和热力膨胀阀后进入冷凝过滤分离器E1 里的蛇形盘管蒸发，把分离罐E1 内的温度控制在－ 30 ℃左右．从D 顶部逸出的混合气体进入分离罐E1，在罐内大部分R23 气体被冷凝成液体，再由重力使R23 液体与R14 气体分离，R23 液体从罐E1 底部经过板式换热器F2 及热力膨胀阀后进1 三级自动复叠制冷系统如图1 所示，为非共沸混合工质自动复叠制冷入E2 内蒸发把罐 2 内的温度控制在， E 左－70 ℃右．从罐E1 顶部逸出的气体则大部分为R14 气第 6 期郑大宇，等: R 22 / R 23 / R 14 三级自动复叠制冷系统的实验研究 ·717·体，在分离罐 E 2 中 R14 气体大部分被 R23 冷凝成 液体，被冷凝后的 R14 液体经过板式换热器 F 3 过 冷后再经过节流到达蒸发器蒸发，使蒸发器的温度达到 － 80℃ ．蒸发器的回气依次经过板式换热器F 1 、F 2 、F 3 到达气液分离器后进入压缩机吸气口， 完成一个完整的制冷循环．A —压缩机;B —油分离器;C —冷凝器;D —贮液式分离器;E —冷凝过滤分离器;F —回热器;G —蒸发盘管图1 三级自动复叠制冷循环实际系统示意图 高温区组元可供选择的有: R600、R600a 等． 组成混 合物的各组元之间应该相容，但不形成共沸混合 物［3 － 6］． 本文实验装置的设计蒸发温度为 － 90 ℃ ， 冷凝温度为 30 ℃ ，两者温度相差约 120 ℃ ，依据沸 点差值基本相等，且在 40 ～ 80 ℃ 之间，并综合考虑 其他的制冷剂选配原则，我们选用了三种非共沸工质，分别是 R22、R23 和 R14 工质，见表 1. 制冷剂的选择根据所要达到的制冷温度，再依据正常蒸发温 度、凝固点温度以及临界压力和工作压力来选取适 当的 制 冷 工 质． 在低温区供选择的制冷工质 有: R13、R14、R23、R50、R1150、R744; 中间温区可供选 择的制冷工质有: R12、R22、R116、R1270、R290 等; 2 表1 三种工质的主要热物性参数 相对分 子质量 凝固温度 / ℃ 标准蒸发温度 / ℃ 临界温度 / ℃ 临界压力/ M Pa 制冷剂分子式 ODP GWP C HF 2 C l CHF3 CF4R22 R23R1486． 46 70． 01 88． 01－ 160． 0 － 155． 2 － 184． 0－ 40． 84 － 82． 2 － 128． 096． 13 25． 9 － 45． 54． 986 4． 68 3． 750． 055 0 01 700 14 800 5 700器，另一是冷凝蒸发分离器，所有的分离设备均是为了实现高效地分离 R22、R23、R14 三种非共沸混 合制冷工质． 贮液式分离器中采用了伞型罩分离档 板主要是将 R22 液体从混合气体中分离出来． 冷 凝蒸发分离器集高沸点制冷工质对低沸点工质进 行冷凝分离，分离器的底部设置了冷凝液出管，从 下至上依次是高沸点工质进液口、油平衡口、混合 工质进气口、高沸点工质排气口，本文一个主要创 新是在每个分离罐下部都开了一个油平衡口用来 控制润滑油使其随着工质进行循环而不停留在分 离罐内．实验台的搭建本文采用了一套自主研发设计的自动复叠式制冷系统，原理图如图 1 所示． 压缩机选择了比泽 尔公司生产的比泽尔 4DC － 5． 2 － 40S 型半封闭式 压缩机，其功率为 3. 68 kW ．本实验装置用板式换热器来代替水冷冷凝器， 最终采用了江苏宝得公司生产的型号为: H014 －H3 系列的的板式换热器，换热面积为 1． 5 m 2，满 足要求．3哈尔滨商业大学学报( 自然科学版)第28 卷·718·装置的回热器F1、F2 、F3 均采用江苏宝得公司生产的钎焊板式换热器，换热面积为0． 5 m2 ．装置的R22 和R23 制冷工质的节流阀选用浙江红叶制冷自控元件有限公司生产的低温型热力膨胀阀，而R14 工质则采用 大小的毛细管，其原因一是毛细管可以在实验装置运行过程中随时更换长短和粗细，具有一定的灵活性，二是R14 制冷工质的热力膨胀阀市场上很稀缺不易获得．化曲线图．当系统启动时，压缩机的排气压力在很短时间内迅速从2． 0 MPa 上升至2．4 MP a，并缓慢达到最大值2． 7 MP a，吸气压力也迅速上升从0 MPa 升至0．7 MP a，随后，排气压力和吸气压力逐渐降低．从图中可以看出，随着系统的正常运行，系统排气压力基本稳定在1．9 MPa 左右，而系统的吸气压力在也稳定在0． 16 MPa 左右．图中显示在开机100 m i n 左右压力突然上升排气压力下降，主要原因是在设备运行当中人为的切换了R14 的毛细管所造成的，此时蒸发器的低温温度显示为－102．5 ℃，排气压力维持在2． 16 MP a，吸气压力维持在0． 09 MP a．由于采用了板式换热器来代替水冷式冷凝器，使得本实验设备的冷凝温度有了明显的降低，当蒸发温度一定时，冷凝温度下降，单位容积的制冷量q v 增大，压缩机的耗功功率w0 却减少，制冷系数增大，所以降低排气压力对制冷系统来说是有利的一面，也是节能的一种方式．4 数据分析4．1 蒸发器的降温曲线图2 为蒸发器的降温曲线图，其中红色曲线表示的蒸发盘管的供液温度，黑色曲线表示的是蒸发盘管回气温度，之所以回气温度比供液温度低，因为本实验没有冻结实物，而是将蒸发器暴露在空气中所需冷量少，从而导致供液口R14 蒸发量小，又因为R14 中含有一部分R23，制冷工质能自身冷却造成的．由图可知，在实验装置运行的前25 min内，蒸发器的温度下降的速率很大;在实验装置运行0． 5 ～ 2 h 之间，蒸发器的下降速度变小;实验中观察到，蒸发器能够在 2 h内降到最低的温度值，并且运行平稳，蒸发器蒸发温度稳定．系统在此时的电流为6． 8 A，由P = 槡3，其中U = 380V，I =6．8A，cosθ=0．7，经计算，压缩机的实际消耗功率P = 3 132 W．图3、4 分别为2#分离罐内R22 的蒸发曲线图和3#分离罐内R23 制冷工质的蒸发温度曲线图，从图3、4 中可以看出，在2#汽分离罐内的蛇形盘管温度变化，在系统运行之初蛇形盘管温度的变化幅度较为剧烈，特别是在开机10 ～20 min 之间温度变化巨大，主要原因是在刚开始运行压缩机时混合工质已充分混合，各组分还没分离出来，所以温度变化比较缓慢，但当运行10 m i n 后，R22 工质首先被冷凝出来，从1#分离罐的罐底经过节流在蛇形盘管内蒸发，之所以温度比预先计算的低一些，主要因为冷却水的温度过低，冷凝了少量的R23 制冷工质． R23 的温度变化趋势跟R22 的变化趋势相似，同样是在开机25 m i n 以后趋近稳定，最低蒸发温度达到－74 ℃．4．2 系统吸排气压力随运行时间变化情况如图5 为系统的吸、排气压力随运行时间的变( 下转731 页)第 6 期耿 皓，等: 碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能分析·731·分析［J ］ ．建筑结构 2008，37( 7) : 16 － 20． ［5］ 叶列平，赵树红，李全旺，等． 碳纤维布加固混凝土柱的斜截面受剪承载力计算［J ］．建筑结构学报 2000，21( 2) : 59 － 67． 筑工业出版社，2002．WANG Y C ，HSU K ，De s i g n r ec o mmendat i o n s for the s t r en g the- n i n g o f r e i nf o r ced concrete beams w i th exte r na ll y bonded c o mp os - i te p l ate s ［J ］． C o mp o s i te Structure s ，2009，88: 323 － 332．莫时旭，钟新谷，郑 艳，等 . 钢箱 － 混凝土组合梁力学性 能分析与试验研究［J ］. 哈尔滨商业大学学报: 自然科学 版，2007，23( 6) : 707 － 713.［9］ ［6］ 张岩俊． 碳纤维布加固混凝土受弯构件正截面承载力分析［D ］ ．成都: 西南交通大学，2008: 70 － 71． ［10］［7］ 赵国藩． 高等钢筋混凝土结构学 ［M ］ ．北京: 中国电力出版 社 . 1999: 122 － 125． ［8］ GB5001O 一 2002，混凝土结构设计规范 ［S ］． 北京: 中国建( 上接 718 页)商业化非常有利．2) 自动复叠循环可以获得多个不同的蒸发温 度，用做多种不同的用途; 对系统不做大的改动时， 采用不同的混合工质也能得到不同的制冷温度．3) 本文研制的三元非共 沸 混 合 工 质 R 22 / R 23 / R14 自动复叠低温设备，使用一台单级压缩 机，采用单级冷凝过滤分离装置，选用 R14 毛细管 长度 = 3 × 3. 4 m 时，本装置蒸发温度可降至并 稳定在 － 102． 5 ℃ 并且运行稳定可靠．参考文献:［1］ M I SSS I M ER D J ． R ef ri g e r ant c o nve r s i o n auto － r ef ri g e r at i o n ca s -cade( ARC) system ［J ］． I nte r nat i o na l J o u r na l o f R ef ri g e r at i o n ，1997，20( 3) : 201 － 207．S HA N KAR V ，C OST AS D M ． Synthe s i s o f m i xed r ef ri g e r ant ca s - cade cyc l e s ［J ］． Chem ． E n g ． C o mm ． ，2002，189: 1057 －1078．YU J L ． A pp l i cat i o n of an e j ect o r in auto － cascade r ef ri g e r at i o ncyc l e for the performance i mp r o vement ［J ］． I nte r nat i o na l J o u r na lof R ef ri g e r at i o n ，2008( 3) : 279 － 286．王国栋． 非共沸混合制冷剂自动复叠制冷系统的特性及应用研究［D ］． 上海: 上海理工大学，2002．马一太，高志明，陈 东，等． 多元混合工质筛选及配比原 则的研究［J ］． 工程热物理学报，1997，18( 1) : 17 － 20．郑大宇，刘卫党，颜涛，等 . － 80℃ 环保型低温设备的设计［J ］. 哈尔滨商业大学学报: 自然科学版，2011，27 ( 5 ) : 725 － 728.［2］ ［3］ ［4］ ［5］［6］结 论5 1) 自动复叠制冷系统只用一台压缩机，结构简单，运行可靠，费用较低，这对自动复叠制冷机的。
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第18卷第6期肩分f寶綱2 0 18 年6 月REFRIGERATION AND AIR-CONDITIONING 85-89混合工质R513A替代R134a应用于离心式 冷水机组的理论分析及试验研究张治平李宏波周宇韩璐遥(珠海格力电器股份有限公司）摘要为验证R513A替代R134a应用于离心式冷水机组的可行性，在相同工况下对比分析R513A和R134a的热力循环性能，并将R513A直接充注于现有采用R134a制冷剂的离心式冷水机组中进行变工况试验研究。
试验结果表明，在相同工况下，采用R513A时的制冷量为R134a的97.56%,性能系数为R134a的95.25%,排气温度相比只口如低2.2 虽然R513A的制冷性能略低于R134a,但鉴于其具有低G W P值、不可燃、低毒性等优点，R513A可以作为R134a的替代制冷剂直接应用于离心式冷水机组。
关键词冷水机组;离心式;R513A;直接充注;性能分析;试验研究Theoretical analysis and experimental study on mixed refrigerant R513A as a substitute for R134a applied to centrifugal chillerZhang Zhiping Li Hongbo Zhou Yu Han Luyao(Gree Electric Appliances Inc.of Zhuhai)ABSTRACT In order to verify the possibility of R513A as a substitute for R134a appliedto centrifugal chiller,the thermodynamic cycle performances of R513A and R134a are analyzed comparatively under the same condition.The variable condition experimental studyis conducted using R513A as a drop-in substitute for the existing centrifugal chiller usingR134a.The test results show that under the same condition,the cooling capacity of thecentrifugal chiller using R513A is97.56% of that using R134a，the COP is95.25% of thatusing R l34a,and the discharge temperature is lower than that using R134a by 2.2 °C.Though the refrigeration performance of R513A is slightly lower than that of R134a,because of its advantages,such as low GWP value,nonflammability and low toxicity,R513A can be as a drop-in substitute for R l34a applied to the centrifugal chiller.KEY WORDS chiller；centrifugal；R513 A；drop-in；performance analysis；experimental study目前，大型冷水机组普遍采用的是R l34a等 H F C类制冷剂，尽管对臭氧层无破坏作用，但由于 其G W P值较大，已被列入须限制使用的范围。
寻 找环境友好型制冷剂作为R l34a的替代物成为大 型冷水机组研究与发展的重要问题。
其中HFO 类制冷剂以其低G W P值受到行业的广泛关注，是 大中型工商用冷水机组的中长期和远期替代物之 一。
作为H F O类工质，R513A被认为是R134a的可能替代制冷剂，研究人员已做过许多研究。
张佳 妮等[2]测定了不同配比的R1234y f与R134a混合工质的PVT(压力-体积-温度）性质，并拟合了气态维 里方程;孙维栋等[3]建立了 R1234yf/R134a的热物 性模型，分析了混合物的气液相平衡特性曲线; Y.Lee等[4]研究了不同配比下混合工质的性能; M.Kedzierski等[5]对 R1234yf/R134a(R513A)在微 肋管中的流动沸腾换热性能进行了研究；R. Akasaka等[6]测得了 R1234yf/R134a的临界参数并 构建其热力学模型；T.Kamiaka等[7]对R1234yf/ R134a的气液相平衡数据进行了测量。
现有文献主 要侧重于混合制冷剂R513A物理性质的理论研究。
收稿日期:2018-05-25，修回日期:2018-06-04作者简介:张治平，硕士，高级工程师，主要从事离心式制冷压缩机及其冷水机组的研究与开发。
5 10 15 20 25 30 35 40温度，C图1 RS 13A 及其组分工质的饱和压力曲线1.2热力循环分析为分析对比2种制冷剂应用于冷水机组的循 环特性，首先基于带闪发器的双级压缩制冷系统进度~ = 36 °C ，制冷量Q 为457 kW ，表2所示为2 种制冷剂在各工况点的物理性质。
图2双级压缩理论制冷循环压-焓图____________________表2各工况点R 513A 和R 134a 的物理性质______________________________温度/•〇 压力/MPa (kj /kg )*/(kJ / (kg • K )) 比容Adm 3/ kg )R 134aR 513A R 134a R 513A R 134a R 513A R 134a R 513A R 134a R 513A 1 5.0 5.00.349 70.362 6401.5381.4 1.724 5 1.706 70.058 40.052 5221.519.80,564 70.576 5411.4390.7 1.724 5 1.706 70.036 80.033 32’21.318.70.564 70.576 5411.2390.6 1.723 9 1.706 20.036 80.033 2319.619.60.564 70.576 5409.5390.3 1.718 2 1.705 00.036 40.033 2436.036.00.911 80.916 7421.4399.4 1.723 9 1.706 20.022 70.020 74f36.036.00.911 80.916 7417.6399.3 1.712 4 1.705 70.022 40.020 6536.036.00.911 80.916 7250.5250.0 1.171 7 1.222 80.000 860.000 911619.619.60.564 70.576 5250.5250.0————719.619.60.564 70.576 5226.9226.7 1.094 3 1.146 60.000 8150.000 8618 5.0 5.00.349 70.362 6226.9226.7————8;5.05.00,349 70,362 6206.8206.91.024 31. 077 90.000 7820.000 825.86 . ^ ^ 第 18 卷为此，笔者首先基于2种制冷剂的物性进行热力循 环分析，将R 513A 直接充注于R l 34a 磁悬浮变频离 心式冷水机组，进行变工况试验研究，对比分析分别 采用R 513A 和R 134a 时离心式冷水机组的性能，分 析讨论R 513A 替代R 134a 的可行性。
1热力学计算分析1.1 R 513A 制冷剂热物性R 513A 属于H F O 类二元混合共沸制冷剂，由R 134a 和R 1234y f 以44:56的摩尔组分比混合而 成，无温度滑移。
作为一种过渡制冷剂，其〇DP = 0，GWP = 631，远低于目前广泛用于大型冷水机组 的制冷剂R 134a ，具有低毒性和不可燃性(ASHRAE安全等级为A 1)。
表1所示为R 513A 及其组分制 冷剂的基本物理性质，可以看出，R 513A 的单位摩 尔质量、临界温度、临界压力均介于其组分单质之 间，R 513A 的单位摩尔质量与R 134相比高出 6.27%，在相同的制冷系统中，预计所需R 513A 的 制冷剂流量与制冷剂充注量会略小于R 134a 。
在 常规单冷冷水机组的运行温度范围内，R 513A 及 其组分工质的饱和压力曲线如图1所示。
在常规 制冷系统主要的运行温度范围内（5〜40 °C )， R 513A 相同温度对应的饱和压力高于R 134a 制冷 剂34〜50 kPa ，且随着温度升高，饱和压力的差值 增大。
表1 R 513A 及其组分制冷剂物理性质制冷剂单位摩尔质量/(g /mol )沸点/°c 临界温度/°c临界压力/kPaODPGWP安全等级R l 234yf 114-26.294.7 3 38204A 2L R l 34a 102-29.4101.0 4 05901 430A 1R 513A108.4-29.296.53 766631A 1行理论制冷循环计算，该制冷系统压-焓图如图2 所示。
固定工况条件为蒸发温度~ = 5 °C ,冷凝温&& & & 一^ S C I9 8 7 65 4a第6期张治平等:混合工质R513A替代R134a应用于离心式冷水机组的理论分析及试验研究• 87 •进行理论循环热力體所麵的體公式如下[8]:1) 单位质量制冷能力q^-h x-h%(1)式中:9。
为制冷剂单位质量制冷量（kJ/kg)为 蒸发器出口状态点制冷剂的焓值(k j/kg);^为蒸 发器人口状态点制冷剂的焓值(k j/kg)。
2) 单位容积制冷能力式中为制冷剂单位容积制冷量（k j/m3);^为压缩机人口状态点气态制冷剂比容(m3/kg)。
3) 低压级制冷剂质量流量QM rl =-(3) 9〇式中为一级压缩的制冷剂质量流量(kg/s);Q 为制冷系统的制冷量(kW)。
4) 状态点6的干度式中为一次节流后状态点6制冷剂的干度;/^ 为一次节流后状态点6制冷剂的焓值(k j/kg);九7为经闪发器分离后状态点7饱和液态制冷剂的焓 值(k j/kg)为经闪发器分离后状态点3的饱和 气体制冷剂的培值(k j/kg)。