Vapor Compression Heat Pumps with Refrigerant Mixtures pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Radermacher, Reinhard/ Hwang, Yunho

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2005-6

价格:$ 197.69

装帧:HRD

isbn号码:9780849334894

丛书系列:

图书标签:

Heat Pumps
Refrigerant Mixtures
Vapor Compression
Thermodynamics
HVAC
Refrigeration
Energy Efficiency
Renewable Energy
Thermal Engineering
Fluid Mechanics

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具体描述

Amidst tightening requirements for eliminating CFC's, HCFC's, halons, and HFC's from use in air conditioning and heat pumps, the search began for replacements that are environmentally benign, non-flammable, and similar to the banned refrigerants in system-level behavior. Refrigerant mixtures are increasingly used as working fluids because they demonstrate desirable thermodynamic, feasibility, and safety characteristics. "Vapor Compression Heat Pumps with Refrigerant Mixtures" provides the first comprehensive, single-source treatment of working fluid mixtures and their applications in vapor compression systems.The authors explain in detail the thermodynamics of refrigerant mixtures, which is vastly more complex than that of individual refrigerants, as well as the fundamentals of various refrigeration cycles and methods for improving their efficiency. They also include important discussions on heat transfer and pressure drop correlations, experimental performance measurements and examples of using refrigerants and their mixtures, and critical operational issues such as control issues, refrigerant mixing, and mass fraction shifts. Assembling reviews of the scattered literature on the subject and reflecting two decades of research by the authors, "Vapor Compression Heat Pumps with Refrigerant Mixtures" prepares you to design and implement systems that take the best advantage of fluid mixtures, confronting the challenges and grasping the opportunities that they present.

绿色能源的未来：低全球变暖潜能值制冷剂与高效热泵系统设计本书聚焦于当前全球能源转型和气候变化背景下，制冷与热泵技术领域最前沿、最具挑战性的议题：开发和应用环境友好型、高能效的热泵系统。随着《蒙特利尔议定书》及其《基加利修正案》的深入实施，传统高全球变暖潜能值（GWP）制冷剂的淘汰已成定局。本书旨在为工程师、研究人员以及政策制定者提供一套全面的技术路线图和深入的理论分析，以应对向低GWP、天然制冷剂过渡过程中所面临的复杂技术难题。全书结构围绕“新型工质特性分析与建模”、“系统优化与性能提升”、“热力学循环创新与应用拓展”三大核心支柱展开，辅以大量的实验数据和案例研究，确保理论指导的实用性和前瞻性。 --- 第一部分：低GWP制冷剂的精深解析与热力学建模本部分深入探讨了当前替代传统氢氟碳化物（HFCs）和氢氯氟烃（HCFCs）的主流和新兴制冷剂——如氢氟烯烃（HFOs）、天然制冷剂（二氧化碳、碳氢化合物、氨）的物理化学性质、环境影响及安全考量。第一章：替代制冷剂的环境与安全基准。详细对比了R-290（丙烷）、R-600a（异丁烷）、R-744（CO2）、R-717（氨）以及新一代HFOs（如R-1234yf, R-1234ze）的GWP值、臭氧消耗潜能值（ODP）以及爆炸/毒性等级。重点分析了天然制冷剂在不同应用场景（如家用空调、商用冷链、区域供暖）下的适用性边界和安全规范的演变。第二章：精确的热力学状态方程与性能预测。系统的建立和优化高度依赖于准确的物性数据。本章详细介绍了适用于混合制冷剂和新型纯工质的EoS（状态方程）模型，包括Peng-Robinson (PR) 和 Soave-Redlich-Kwong (SRK) 模型的修正与扩展，特别关注在高压（如跨临界CO2系统）和宽温度范围下的可靠性。同时，引入了基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，用于预测未知或难以测量的特定工质混合物的热力学特性，为仿真奠定基础。第三章：传热传质特性的实验表征。制冷剂在蒸发器和冷凝器中的流动特性直接决定了换热效率。本章展示了针对特定低GWP工质（尤其是高粘度或临界点附近的工质）的管内流动沸腾、滴状冷凝和气液两相流动的实验技术。通过先进的成像技术（如高速红外热像仪和X射线断层扫描），揭示了换热表面微观结构对传热系数和压力降的耦合影响。 --- 第二部分：高效热泵系统的循环创新与组件集成热泵系统不仅仅是制冷循环的逆转，其高效运行依赖于对整个系统架构和关键组件的精细化设计与匹配。本部分聚焦于突破传统性能限制的创新循环和先进组件技术。第四章：跨临界与亚临界CO2热泵的系统耦合。详细论述了R-744（CO2）热泵系统在不同气候条件下（特别是高温环境下的热量回收）的优化策略。内容包括：双压级压缩机设计、闪蒸器和喷射器的集成、以及热泵辅助热回收系统的设计流程，以实现全年最高的季节能效比（SEER/SCOP）。第五章：热泵换热器设计的革新。传统管壳式和翅片管式换热器在高GWP工质优化下已达瓶颈。本章深入探讨了微通道换热器（MCHE）和微结构化换热器的设计与制造。分析了流道几何形状（如波纹度、倾斜度）对剪切力和液膜厚度的影响，并引入了基于CFD（计算流体力学）的优化迭代流程，以最小化传热过程中的不可逆损失。第六章：先进压缩机技术与变频驱动策略。压缩机是热泵的心脏。本章关注变频涡旋、变频螺杆和往复式压缩机在处理低密度或高压比工况下的机械效率与容积效率。重点阐述了如何利用高速变频技术（>100 Hz）实现对工质变化的实时匹配，并结合磁悬浮轴承技术减少机械摩擦损耗，提高部分负荷运行效率。第七章：热泵在建筑与工业耦合中的应用。将热泵技术从简单的空间加热/制冷拓展到能源梯级利用。本章详细分析了热泵在工业余热回收（低温热源升级）、区域供热网络（District Heating）中的集成方案，以及与太阳能光热/光伏系统的协同工作模式，实现能源系统的整体效益最大化。 --- 第三部分：系统级动态仿真、控制与经济性评估成功的技术推广不仅需要优异的实验室性能，更需要可靠的现场运行控制和明确的经济可行性。第八章：热泵系统的动态建模与实时控制。建立了基于一阶、二阶和更复杂多节点的系统级动态仿真模型。阐述了状态空间法在描述换热器过程和组件瞬态响应中的应用。重点讨论了先进控制策略（如模糊逻辑控制、模型预测控制 [MPC]），用于快速应对环境温度突变和内部负荷波动，确保系统始终运行在最优效率区。第九章：可靠性工程与防腐蚀策略。针对新型工质（如微量水分或酸性物质引起的腐蚀风险）和高压运行（如CO2系统），本章提供了关键材料选择指南。分析了润滑油与新型制冷剂的相互作用（溶解度、粘度、油迁移），并提出了适用于不同工作温度的合成润滑剂选择标准，以延长系统寿命。第十章：全生命周期成本（LCC）与能效认证标准。评估热泵投资的最终价值必须超越初装成本。本章构建了详细的LCC模型，将能源消耗、维护费用、制冷剂回收成本纳入考量。同时，系统性梳理了国际主流的能效认证标准（如EHPA、AHRI）中，针对低GWP工质热泵的特殊测试要求和性能申报规范，为产品合规上市提供指导。 --- 总结而言，本书摒弃了对现有成熟技术的简单回顾，而是将全部篇幅集中于应对低GWP替代过程中涌现出的、需要跨学科深度融合才能解决的工程难题。它为致力于实现零碳供暖和制冷目标的专业人士，提供了一个坚实、前瞻性的技术参考平台。