CO2跨临界双级压缩循环性能研究及理论分析

为了探索CO2跨临界双级循环系统性能提高的方法,基于热力学循环分析方法,对CO2跨临界双级压缩循环建立了数学模型,并进行了理论分析．结果表明：在分析的几种循环中,2个气体冷却器双级循环最优高压最高,带中间冷却器和膨胀机双级循环最优高压最低;低压缩机效率对整个循环性能的影响要比高压缩机效率更为显著;带中间冷却器的循环存在最佳质量分配比;随蒸发温度增加,带中间冷却器的循环要比2个气体冷却器的循环最优中间压力变化要小;气体冷却器出口温度对循环性能的影响,要比蒸发温度的影响大;相同条件下,2个气体冷却器带膨胀机双级循环和带中间冷却器和膨胀机双级循环性能最优,2个气体冷却器双级循环性能最差,膨胀机循环性能要普遍优于节流阀循环性能．     

二氧化碳跨临界制冷循环系统能效分析

在分析R134a循环系统和带中间冷却器的双级压缩C02制冷循环系统的工作过程及性能特点的基础上,提出了制冷循环系统冷却器的设计依据。通过建立热力学模型,对CO2跨临界双级压缩制冷循环进行了数值仿真计算,并将计算结果与R134a循环系统进行对比分析。通过制冷循环效能分析,重点研究了影响系统循环的主要参数,如排气出口压力、回气过热、蒸发器温度和COP的表现,旨在为实际系统设计提供参考。     

带节能器的CO2跨临界循环制冷系统

为避免CO2跨临界循环运行因高低压差增大而导致压缩过程偏离等熵过程太远，减小CO2跨临界循环系统损失，提高系统性能并降低系统成本，采用带节能器的CO2跨临界制冷循环，对其热力学模型进行计算分析，并与基本带膨胀机循环进行对比．结果表明，不同于传统工质带节能器制冷循环的补气压力介于系统高压和低压之间，带节能器CO2跨临界制冷循环的补气压力应介于临界压力和低压之间；其制冷系数与膨胀机效率为0．6的系统性能相当；制冷性能随蒸发温度的升高而提升，随气体冷却器出口温度的升高而降低；相对补气压力对系统性能的影响较大，当相对补气压力为0．9～1．1时制冷性能较高，在较低蒸发温度下降低压缩机排气温度的优势明显．     

N_2O跨临界喷射/压缩制冷循环的理论研究

为了解决CO_2跨临界循环能效低、排气压力高的问题,将天然工质N_2O用于跨临界循环,建立了相应的理论模型,比较了N_2O和CO_2用于跨临界喷射/压缩制冷循环和简单跨临界循环的性能,并对N_2O用于跨临界循环中的热稳定性进行了分析.研究结果表明:N_2O系统的性能系数和排气压力均优于CO_2,性能系数较CO_2系统分别增加了13%和9%,而排气压力分别降低了16%和13%;CO_2系统采用喷射/压缩跨临界循环后性能系数比简单跨临界循环提高了15.2%,稍高于N_2O系统的11.6%,说明使用喷射器对于CO2系统性能提升更为有利.分析了高压侧排气压力、蒸发温度和气体冷却器出口温度对于CO_2和N_2O跨临界喷射/压缩制冷循环的影响.结果表明:工况变化时N_2O和CO_2系统性能的变化规律一致,且气体冷却器出口温度越低、蒸发温度越高时,N_2O系统的性能系数增加越明显;制冷系统中N_2O的热稳定性能很好,不会分解.     

CO2跨临界两级压缩及膨胀机循环的性能分析

为了提高CO2跨临界制冷系统的性能,建立了单级膨胀机循环与4种不带膨胀机的两级压缩循环的数学 模型,并进行了性能计算．结果显示,当膨胀机的效率达到60％时,在给定的气体冷却器出口温度以及蒸发温度范 围内(低于-10 ℃时除外),单级膨胀机循环的性能系数高于两级压缩循环的性能系数．当蒸发温度低于-10℃ 时,带中冷器的两级循环的性能占优势．另外,4种两级压缩循环的排气温度都低于单级膨胀机循环的排气温度．     

CO_2跨临界循环双级滚动转子压缩机的设计与分析

环境问题的突出引起人们对CO2作为制冷剂的更多关注.CO2跨临界循环需利用双级压缩技术提高循环效率,因此对核心部件双级滚动转子压缩机进行自主开发设计,分析了双级压缩机工作腔内的吸气、压缩、排气过程和结构特点;设计了一定工况下的CO2跨临界循环双级滚动转子压缩机;根据设计的结构参数进行了运动和受力分析,并以此为指导,在摩擦严重的部位进行结构特殊化处理,如在滑板端部增加密封柱,以减小摩擦和泄漏,提高压缩机效率.     

三种单级CO2跨临界循环性能

基于CO2跨临界循环系统原理,对三种单级循环进行了性能分析.结果表明:SCV循环、SCV+IHX循环和SCE循环都存在最优高压压力;随压缩机排气温度变化,SCV循环系统COP最小,SCE循环COP最大;随着蒸发温度的增加,三个单级循环COP均增加,SCE循环性能最优,SCV循环性能最差;随着气体冷却器出口温度的增加,三个单级循环COP均下降,SCE循环性能最优,节流阀SCV循环性能最差.与蒸发温度相比,气体冷却器出口温度对最优高压压力的影响较大.     

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．     

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.     

CO2跨临界两级压缩制冷循环热力学分析

采用热力学方法对CO2跨临界两级制冷循环性能进行了分析，并与单级系统进行了对比。结果表明，采用两级压缩可提高CO2循环的COP，相同工作条件下，两级压缩与单级压缩系统相比，其COP可提高5％左右；一定的蒸发温度下，CO2循环的最佳冷却压力在9.0MPa左右；采用回热器在循环最佳冷却压力以下可大幅度提高系统性能，超过最佳冷却压力以后，对系统的改善很小；相同压缩终了压力下，两级压缩的排气温度可比单级压缩低18℃左右。