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.     

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。     

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．     

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.     

跨临界CO2蒸气压缩/喷射制冷循环的数值分析

为了更合理的描述喷射器扩压室内的压力变化特性,对已有的跨临界CO2蒸气压缩/喷射制冷循环的热力学模型做了改进,并对扩压室新定义了一种压力系数ηd。建立了相应的数学模型并进行数值模拟,考察了该压力系数ηd 对制冷循环喷射系数和系统性能系数COP的影响,其结果与常规的扩压效率ηk 的影响作用有很好的一致性,说明所改进的热力学模型是可行的;应用该模型分析了压力系数对相关重要参数的影响,结果表明：随压力系数的增大,喷射系数基本不变;COP、压缩机进口温度、喷射器的增压比和喷射器效率增大;压缩机出口温度和压缩比减小;当工作流体压力为9 MPa时,相关参数发生了显著的变化。该压力系数取决于系统喷射器扩压室进出口的压力,方便测量确定。研究方法能够为跨临界CO2蒸气压缩/喷射制冷循环的性能分析提供有益参考。     

利用喷射提高跨临界二氧化碳系统的性能

建立了跨临界二氧化碳蒸气压缩／喷射制冷循环中喷射器的数学模型，讨论了系统稳定运行时的蒸发温度、气体冷却器内压力及其出口温度、过热度等因素对系统性能的影响．结果表明，当工作流流量同扩压段出口蒸气流量相等时系统能够稳定运行．同时，升高蒸发温度能提高系统性能，但蒸气压缩／喷射循环相对简单循环性能系数的提高程度变小；气体冷却器内压力存在最优值，但降低压力能够增大系统性能的改善程度；升高气体冷却器出口温度会降低系统性能，但蒸气压缩／喷射循环相对简单循环性能系数的提高程度将先增大，然后迅速减小．与上述因素相比，过热度的影响很小．     

自然工质二氧化碳汽车空调性能的实验研究

实验研究了跨临界二氧化碳汽车空调系统的性能.实验结果表明:环境温度、气冷器冷却风量、压缩机的效率和转速、运行的高压值等因素对系统性能有极大影响;在不同运行工况下,降低气冷器出口CO2温度、调整系统的运行高压为最佳压力值,是提高系统性能的首要途径,这对控制器的设计提出了较高的要求.     

过热度和高压压力对跨临界CO2汽车空调系统的影响

为对跨临界CO2空调系统进行优化设计,考虑压缩机绝热效率随压比的变化,分析了过热度、气体冷却器出口温度以及高压压力等对系统性能系数(COP)的影响,并与不考虑压缩机绝热效率随压比变化的情况进行了对比。结果表明:系统存在最佳高压和最佳过热度;最佳过热度随着气体冷却器出口温度的提高而增大;气体冷却器和压缩机效率是影响系统性能的主要因素;在较大高压压力下,与气体冷却器和压缩机效率相比,过热度的影响可以忽略不计。     

CO2热泵热水器充注量确定及系统实验研究

设计搭建蒸发器和气冷器均采用套管式换热器的跨临界CO2热泵热水器性能测试实验台,采用额定工况法理论计算系统充注量,实验研究充注量对系统性能的影响并确定系统最佳充注量.在最佳充注量下,实验研究节流阀开度和气冷器水流量的变化对系统性能的影响.结果表明,充注量的变化对排气压力、性能系数COP影响最大,对蒸发压力影响很小;节流阀开度过小会提高系统高压压力,增加系统能耗,而对产热水温度提升不大;只有气冷器水流量适中时,系统才能在较高的COP时提供温度满足使用要求的热水.     

过热度和高压压力对跨临界CO2汽车空调系统的影响

为对跨临界CO2空调系统进行优化设计,考虑压缩机绝热效率随压比的变化,分析了过热度、气体冷却器出口温度以及高压压力等对系统性能系数(COP)的影响,并与不考虑压缩机绝热效率随压比变化的情况进行了对比.结果表明系统存在最佳高压和最佳过热度;最佳过热度随着气体冷却器出口温度的提高而增大;气体冷却器和压缩机效率是影响系统性能的主要因素;在较大高压压力下,与气体冷却器和压缩机效率相比,过热度的影响可以忽略不计.     

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．     

基于循环模拟模型的二氧化碳循环效能分析

针对二氧化碳热泵性能改进问题,设计了一个基于循环模拟模型开展仿真模拟研究。通过改变该模型的输入参数和运行条件,研究模型的最佳工作条件及性能提高的途径。提出了采用中间冷却器的双级压缩机和带有膨胀箱的双级压缩机的工作模型,并对该模型进行仿真测试,结果表明最多可以比传统的工作系统提高跨临界二氧化碳循环20%的加热性能和28%的制冷性能。     

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。     

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．     

具有补气特性的跨临界二氧化碳制冷系统理论研究

为了提高跨临界CO2制冷系统性能,对具有补气特性的跨临界CO2制冷系统进行了理论分析.在该系统中,利用节流-分离-再膨胀的2次膨胀方法代替传统的1次膨胀方法,导出具有中间压强的饱和气体,再通过压缩机上的补气孔补入压缩腔,以提高系统制冷系数(COP).该文研究了补气压强和补气开始时压缩腔内压强对系统性能的影响并给出优化方案.结果表明: 对于给定的系统运行工况,当补气压强一定时,随补气开始时压缩腔内压强上升,在完全补气时系统COP增大,在部分补气时系统COP减小;当补气开始时压缩腔内压强一定时,随补气压强上升,在完全补气时系统COP减小,在部分补气时系统COP增大;存在最佳补气开始时压缩腔内压强和补气压强值,使得系统COP达到最大值.     

不同跨临界二氧化碳制冷循环的性能比较

建立了CO2制冷循环各个部件的稳态仿真模型，对6种不同的跨临界CO2制冷循环进行了稳态仿真，衡量了吸气回热、回收膨胀功以及二级压缩等方式对系统性能的影响．结果表明，采用二级压缩并回收膨胀功可以大大提高系统的性能；只采用两级压缩而不回收膨胀功，对系统的性能并没有明显的改善；单级压缩时如果系统中带有膨胀机，采用吸气热交换器可以提高制冷量，但对性能系数(COP)值的影响不大；单级压缩不回收膨胀功时，采用吸气热交换器可以大大提高系统的制冷量和COP。     

CO_2跨临界双级压缩带中间冷却器系统

对双级压缩系统中间冷却器从理论上分析了带中间冷却器的双级压缩循环的性能规律.在给定的蒸发温度和气体冷却器出口温度下,系统存在最优的压缩机排气压力使得性能最优;同时在每一个压缩机排气压力下,也存在最优的中间压力使得系统性能最优;对比选择超临界CO2和亚临界CO2在管外、管内的换热及压降关联式,设计和模拟中间冷却器.建立带中间冷却器的双级压缩系统,通过实验探索此种双级压缩系统的规律,验证了带中间冷却器双级压缩系统最优压缩机排气压力和最优中间压力的存在以及在提高CO2跨临界循环性能的作用.利用自行设计的中间冷却器,在实验工况下,系统制冷性能系数可达2.5,制热性能系数为3.5.     

超临界流体跨临界循环最优压力研究

介绍了超临界流体跨临界循环与传统亚临界循环的不同特点,对跨临界循环的最优压力进行了理论分析和研究,对超临界流体的跨临界循环的最优压力影响因素进行了分析和比较,探讨了超临界流体跨临界循环在热泵和干燥领域的应用前景.     

空气源跨临界CO_2热泵最优排气压力的理论和实验

为了研究空气源跨临界CO2热泵系统中影响最优排气压力的主要因素,以跨临界CO2热泵机组为平台,在焓差室中进行了制热性能测试。结果表明,系统的蒸发压力和气冷器出口温度随排气压力的上升而下降,过热度随排气压力的上升而上升,制热量与制热能效比随排气压力的上升先上升后下降,且存在一个最优值。综合实验数据可以看出,系统的最优排气压力随着环境温度、进水温度、出水温度的下降而降低。在进水温度(环境水温)没有剧烈变动的条件下,通过数据拟合的方法创新性地提出了以环境温度及出水温度为自变量的预测最优排气压力的实验关联式。实验对比证明,系统运行在预测最优排气压力时,制热能效比与实验最优值的偏差小于1.3%,说明以环境温度及出水温度为自变量的预测最优排气压力的方法是值得同行参考的一种有效方法。     

基于两相喷射器的压缩/喷射制冷系统性能分析

研究了两相喷射器中流体的流动过程,并应用质量守恒、动量守恒、能量守恒对两相喷射器建立了热力学模型,以R134a/ R1234yf为工质,分析了喷射器结构参数以及工况参数对压缩/喷射制冷系统性能的影响。计算结果表明：喷射器存在最佳喷嘴出口面积和最佳喉部面积比使压缩/喷射制冷系统的性能最佳;性能系数(COP)随蒸发温度升高和冷凝降低而升高,而性能系数提高率(COPi)随着蒸发温度降低和冷凝温度升高而升高;相同工况下,以R134a为工质的系统性能系数、制冷量均高于R1234yf;当系统以R1234yf为工质,蒸发温度为5℃,冷凝温度为55℃时,压缩/喷射制冷系统的COP值较传统压缩制冷系统的COP值可提高26%。