R134a/CO_2复叠式制冷系统模拟研究

文章介绍了R134a/CO2复叠式制冷系统结构、原理,建立了复叠式系统性能计算的数学模型,研究了不同的CO2蒸发温度、R134a冷凝温度及冷凝蒸发器传热温差等循环参数变化对制冷系统性能的影响。分析显示,该复叠式制冷系统的性能系数COP随CO2蒸发温度的升高而增大,随R134a冷凝温度的升高及冷凝蒸发器传热温差增大而减小;结合研发环保型商业冷冻冷藏设备的需求,探寻在设定的应用条件下,制冷系统循环参数的变化关系及最优匹配,研究得到CO2冷凝温度为-3℃,高、低温级质量流量比为2.2,系统性能最优。     

低温级以CO2为工质的复叠式制冷循环热力学分析

传统的复叠式制冷循环通常采用的几种工质破坏臭氧层且温室效应较强，为此，对低温级以CO2为工质的复叠式制冷系统进行热力学理论分析，计算了不同蒸发温度下最佳COP及其对应的低温循环冷凝温度和流量比．通过对几种工质组合(R22-R12，R134a-CO2，NH3-CO2，R290-CO2，CO2-CO2，CO2-CO2加膨胀机)的比较，可发现自然工质的COP与传统工质的相当．综合考虑环境因素及设备的选择，自然工质系统值得推荐．     

R290/CO2蒸气压缩复叠式制冷系统实验

通过建立R290／CO2复叠式制冷系统实验台，对R290／CO2蒸气压缩复叠式制冷循环进行了实验研究，结果表明，CO2循环在较低温度下运行，黏性对CO2经过压缩机的性能影响较大，对流过管路的影响较小，CO2压缩机的压力比高于11290压缩机的压力比，但由于CO2压缩机由吸入的较低温度的工质冷却，CO2压缩机的排气温度低于11290压缩机的排气温度；CO2循环的能量损失较大，使得CO2循环的性能系数低于11290循环的性能系数．在CO2循环中可利用无吸排气阀的回转式压缩机，用膨胀机代替节流阀，以提高R290／CO2复叠式制冷循环的性能系数．     

R600a/CO2一级分凝和二级分凝自复叠制冷循环的性能研究

基于天然工质应用于自复叠制冷循环的研究，对一级分凝和二级分凝自复叠制冷循环进行了理论分析，讨论了使用天然工质R600a／CO2作为非共沸制冷剂时制冷剂的配比、冷凝温度、蒸发温度和冷凝蒸发器冷凝侧出口过冷度对2种循环系统性能的影响．结果表明：2种循环均存在最佳的制冷剂配比，其中二级分凝循环还存在最佳中间温度；在一定的冷凝温度和蒸发温度下，二级分凝自复叠制冷循环与一级分凝自复叠制冷循环相比，性能系数大，单位质量制冷量大，压力比高；随着冷凝温度和蒸发温度的升高，二级分凝循环的性能系数提高得更多．     

NH3/CO2低温制冷系统研究

研究了一种NH3/CO2 复叠式低温制冷系统 ,其中高温部分采用NH3做工质 ,低温部分利用CO2 为工质 .通过对NH3/CO2 复叠式制冷系统的性能进行的热力学模拟计算 ,分析了该循环的运行参数和性能系数在中间温度和冷凝温度改变时的变化规律 ,结果表明 :在同一冷凝温度下 ,复叠式两级低温制冷系统存在一个最佳中间温度 ,使系统性能系数最大 ,在最佳中间温度的± 5K范围内 ,性能系数降低很少 ;高温级冷凝温度改变时 ,循环性能系数也要随之变化 ,随冷凝温度增加 ,系统达到最大性能系数时的最大中间温度也增加 .研究结果为该复叠式制冷系统的优化设计和实际运行提供了理论基础     

CO2混合物用于复叠制冷系统的性能

为了使R744在复叠式制冷系统中运行的最低温度突破三相点的限制，用R744与自然工质（如R170或R1150）混合组成二元混合物，使其突破R744的三相点温度，完全使用自然工质混合物替代R13，在复叠式制冷系统的低温环路中运行．通过建立固液平衡和气液平衡的模型，得到保证R744在200K不结晶的摩尔分数，并针对固定组分的二元混合物进行循环性能计算．计算结果表明，R744／R170的一种混合物在相同的冷凝和蒸发温度下与R13相比，压缩比相同，压力曲线非常接近，单位容积制冷量、单位质量制冷量和制冷系数相差不大，具有与R13相近的循环性能．质量比为2：8的R744／R170混合物是R13的理想的自然工质替代物．     

船舶多温冷库新型自复叠制冷循环的研究

针对传统船舶一机多温冷藏系统在不同蒸发压力下提供不同蒸发温度所存在的问题，提出将改进的自复叠制冷循环用于船舶多温冷库．新型自复叠制冷循环使用非共沸混合工质，可以在相同的蒸发压力下提供不同的蒸发温度．根据船舶双温冷库的间室温度，选取R600a和R32组成的非共沸混合工质作为制冷剂，并对系统进行了流程设计、模拟计算，得到了设计工况下蒸发压力、冷凝压力、压缩机压缩比和性能系数随R600a质量分数变化的曲线，发现当R600a／R32的质量分数为0．7／0．3时系统的综合性能最优．为了更好地满足船舶储存食物的温度要求，设计了自复叠三温冷库的流程图，为进一步研究三温冷库提供了新方法．     

R134a/R23复叠制冷系统级间容量比的优化分析

为了提高复叠制冷系统的性能以及优化系统设计时各循环压缩机的匹配问题,提出了无量纲参数——级间容量比,即低温循环压缩机进口处的体积流量与高温循环压缩机进口处的体积流量之比。建立了复叠制冷系统的数学模型,分析了级间容量比对中间温度和系统性能系数(COP)的影响,并在蒸发温度为-75~-55℃、冷凝温度为20~50℃及复叠温差为5~13℃的各种工况下,探究了最优级间容量比与工况参数的关系。结果表明:若级间容量比增加,则中间温度增加,COP先增加后缓慢减小,存在使COP最大的最优级间容量比;工况温度对COP的影响大于级间容量比对COP的影响,随冷凝温度上升,最优级间容量增大,蒸发温度上升,最优级间容量比增大;复叠温差增大,最优级间容量比减小;冷凝温度、蒸发温度及复叠温差平均每上升10℃,最优级间容量比变化范围为0.1~0.2。由工况参数和最优级间容量比的计算结果拟合得到了优化关联式,其计算思路和结果分析可为实际设计中各循环压缩机排量的选型匹配提供理论依据。     

R41跨临界单级压缩带回热器热泵系统研究

建立了跨临界单级压缩带回热器热泵系统的理论模型,并对R41(一氟甲烷)与CO2的循环特性进行了热力性能和火用的分析比较.结果表明:两种工质在常温下进行跨临界循环,R41系统的整体性能优于CO2系统.在选定工况下,R41系统比CO2系统的最优高压侧压力平均降低40.6%以上,系统性能系数平均提高14.2%以上,系统火用效率平均提高14.3%,且R41系统在单位质量制热量和压缩机排气温度方面均优于CO2系统.最后提出了通过减小气体冷却器传热温差、降低节流压差,以及合理利用蒸发器冷量来提高系统火用效率的观点.     

制冷中的温差换热与传热温差的选择

在实际制冷循环的不可逆因素中,本文重点讨论了蒸发器、冷凝器中的传热温差对制冷循环热力完善度的影响,提出了蒸发器经济传热温差的选择方法。     

R448A和R455A在复叠制冷系统中替代R404A的性能分析

现阶段广泛使用的R404A制冷剂的GWP值（全球变暖潜能值）较高、对环境不友好,为了探究GWP值较低的新型替代制冷剂对制冷系统性能的影响,本文建立了复叠制冷系统的热力学模型,研究了R455A和R448A制冷剂在不同工况下的性能表现,并从低温级蒸发温度、高温级冷凝温度、中间温度,以及高、低温级过冷度等方面与R404A系统进行对比分析。结果表明,在不同工况下,R455A/R23系统的COP（制冷系数）始终最高,R404A/R23系统的COP最小。在相同蒸发温度下,R455A/R23和R448A/R23系统的最佳中间温度低于R404A/R23系统,最佳COP分别比R404A/R23系统高6.77%,5.25%。另外,高温级过冷度增加会使系统COP增大,其中,R404A/R23系统COP的增加幅度最大,R448A/R23系统COP的增加幅度最小,而低温级过冷度的增加则会使系统性能下降。     

R448A和R455A在复叠制冷系统中替代R404A的性能分析

现阶段广泛使用的R404A制冷剂的GWP值（全球变暖潜能值）较高、对环境不友好,为了探究GWP值较低的新型替代制冷剂对制冷系统性能的影响,本文建立了复叠制冷系统的热力学模型,研究了R455A和R448A制冷剂在不同工况下的性能表现,并从低温级蒸发温度、高温级冷凝温度、中间温度,以及高、低温级过冷度等方面与R404A系统进行对比分析。结果表明,在不同工况下,R455A/R23系统的COP（制冷系数）始终最高,R404A/R23系统的COP最小。在相同蒸发温度下,R455A/R23和R448A/R23系统的最佳中间温度低于R404A/R23系统,最佳COP分别比R404A/R23系统高6.77%,5.25%。另外,高温级过冷度增加会使系统COP增大,其中,R404A/R23系统COP的增加幅度最大,R448A/R23系统COP的增加幅度最小,而低温级过冷度的增加则会使系统性能下降。     

跨临界CO2制冷循环性能的研究

文中对理想的跨临界ＣＯ２制冷循环,进行了理论分析和性能计算,揭示了该循环的一些特点：对于一定的冷却器出口温度,对应一个使系统性能系数最佳的冷却压力,而且系统性能系数最佳时的冷却器出口温度与冷却压力的对应关系,可以用一个简单的代数式表示;提高蒸发温度可显著提高循环的性能系数;当冷却压力较低时,提高循环的吸气过热度,可显著地提高系统的性能系数;冷却器出口温度越高,效果越明显,当蒸发温度和冷却器出口温度较高时,减小回热器传热温差,可有效地提高系统的单位容积制冷量和性能系数．这些结论,对于跨临界ＣＯ２制冷系统的运行操作具有重要的指导作用．     

R1234ze/R32混合工质冷藏集装箱循环性能分析

针对冷藏集装箱制冷机组普通HFCs(氢氟碳化物)存在的不环保、无法直接替代等问题,提出一种新型混合工质DN01(R1234ze/R32的质量比为85:15).建立该工质的热力循环模型,基于Matlab计算平台,调用Refprop物性参数,编制混合工质计算程序,结合国家标准,对新的混合工质进行变工况计算,并与已有的工质R...     

跨临界CO2蒸气压缩/喷射制冷循环理论分析

对跨临界CO2蒸气压缩/喷射制冷循环的理论研究,特别是对喷射器工作特性进行数值模拟,有助于改善实验系统的制冷性能。使用动量守恒和能量守恒方程建立了喷射器模型,同时考虑了系统稳态下喷射器出口干度和喷射系数的耦合关系。比较了不同的CO2冷却放热压力、蒸发温度、喷射器喷嘴效率和扩压效率等对理论循环性能的影响。理论分析表明:优化的喷射系数能显著改善制冷循环性能,蒸发温度和CO2冷却放热压力对系统性能的影响比较大,系统性能系数和喷射器喷射系数对喷射器的喷嘴效率和扩压效率的变化不敏感。     

船用二氧化碳制冷装置形式及制冷剂

介绍了船用制冷系统的基本形式以及船用制冷剂的发展与选择，确定船用CO2制冷装置应采取跨临界循环形式．与常用氟利昂类制冷工质的主要性能指标进行对比，认为CO2将是最具有竞争力的替代制冷剂．针对CO2物性变化特点，重新界定了临界区域．分析了回热和CO2热物性对COP的影响，并结合船舶特殊的运行环境，对制冷系统的设计提出了若干建议，分析结果和建议对于天然替代制冷剂在船舶上的应用具有重要参考价值。     

Heat driven refrigeration cycle at low temperatures

Absorption refrigeration cycle can be driven by low-grade thermal energy, such as solar energy, geothermal energy and waste heat. It is beneficial to save energy and protect environment. However, the applications of traditional absorption refrigeration cycle are greatly restricted because they cannot achieve low refrigeration temperature. A new absorption refrigeration cycle is investigated in this paper, which is driven by low-grade energy and can get deep low refrigeration temperature. The mixture refrigerant R23 R134a and an absorbent DMF are used as its working fluid. The theoretical results indicate that the new cyde can achieve -62℃ refrigeration temperature when the generation temperature is only 160℃. This refrigeration temperature is much lower than that obtained by traditional absorption refrigeration cycle. Refrigeration temperature of -47.3℃ has been successfully achieved by experiment for this new cycle at the generation temperature of 157~C, which is the lowest temperature obtained by absorption refrigeration system reported in the literature up to now. The theoretical and experimental results prove that new cycle can achieve rather low refrigeration temperature.