《利用相變波轉子實現R718蒸汽壓縮製冷研究》是依託大連理工大學,由代玉強擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用相變波轉子實現R718蒸汽壓縮製冷研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：代玉強
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水（R718）作為一種優秀的天然製冷劑，並未能在蒸汽壓縮製冷系統中得到套用。主要原因在於，R718具有很小的冷凝和蒸發壓力以及容積製冷量，必須開發真空下專用的大壓比壓縮機才能完成增壓，且蒸汽過熱問題使得整個系統的經濟性變得很差。.本研究提出一種新型增壓、冷凝和回熱機制，有望解決上述系統中的大壓比和蒸汽過熱問題。主要思想是：通過一種基於非定常流動的相變波轉子設備，利用其通道內產生的激波和膨脹波的相互作用，完成能量的直接交換，整個過程絕熱效率會顯著提高，可有效降低壓縮機的壓比和級數，並能充當系統中的冷凝器。.本研究主要開展相變波轉子內含閃蒸、冷凝等非平衡熱力過程的多相非定常流體動力學和熱力學方面的研究，研究相變波轉子在R718製冷循環中的增壓、冷凝和回熱機制。所得到的理論成果有助於真實氣體動力學和多相流體力學的發展；技術成果有望推動R718在蒸汽壓縮系統中的推廣使用。
結題摘要
本項研究針對閃蒸波轉子用於R718蒸汽壓縮製冷VCR系統可有效降低蒸汽壓縮機壓比和級數，主要開展了閃蒸波轉子的增壓、冷凝和回熱等機制研究，對耦合閃蒸、冷凝等非平衡熱力過程的多相壓縮非定常流體力學和熱力學等深入研究，開發完成含閃蒸波轉子的R718VCR系統，並從熱力學對相變波轉子用於R718VCR的可行性進行了研究。 （1）相變波轉子內耦合閃蒸、冷凝等非平衡過程的多相壓縮流動研究 建立完成耦合蒸發/冷凝/池沸騰等平衡相變過程的多流體CFD模型，完成一種R22為中間介質的新型蒸發器，並試製實驗樣機；建立完成起能精確捕捉強間斷且能模擬閃蒸、冷凝等非平衡過程的CFD模型，首次獲得了R134a和R718的工作波圖，並成功撲捉到閃蒸波和冷凝激波，獲得了兩種介質下的激波、膨脹波、接觸面等相遇、相交、反射和透射規律；分析完成閃蒸波轉子的增壓機制。分析表明，在閃蒸膨脹比5時低壓蒸汽的增壓比達2.0，從機制上驗證了在R718VCR系統中，利用閃蒸增壓方式將氣相壓縮轉化為液相增壓的可行性。 （2）發明閃蒸波轉子增壓器，並開發完成含該增壓器的R718VCR系統。基於增壓波轉子的軸向和徑向方案（CN201210081062.0、CN201210081102.1），開發並加工完成軸流閃蒸相變波轉子增壓器。在此基礎上搭建完成嵌入閃蒸波轉子增壓器的R718VCR系統，占地達10m2，其中利用新開發的超大液氣比分離器（CN201210060005.4）將膨脹液體/製冷劑流量比維持在125左右。 （3）完成含閃蒸波轉子增壓器的R718 VCR系統熱力學分析。基於ASME STEAM模型的含相變波轉子增壓的R718 VCR分析程式，理論COP達9.0。分析表明，本質上屬於熱壓縮技術的相變波轉子增壓利用非定常氣波增壓方式完成，過程效率要高於定常效率，已經成為熱壓縮技術的創新性擴展，本項研究同時將波轉子增壓的製冷技術拓展至熱泵循環，創新性地將其用於蒸發技術中，並申報2項國家發明專利（CN 201410707512.1，CN 201410710970.0）。 綜上，本項目在執行期間共參加工程熱物理會議2次，參加美國ASME國際交流等1次，其他國際會議2次，申報國家發明專利8項，授權3項；發表論文8篇，EI\ SCI\ISTP收錄6篇，培養研究生5名，2名畢業。
