环保型CO_2跨临界循环热泵研究现状及展望

环境友好型环保工质CO2用于跨临界循环系统后,相比传统制冷剂有独特优点。根据近些年国内外关于CO2跨临界循环的文献,详细综述了CO2跨临界循环在热泵方面的研究近况,对所探究的内容做出展望。     

CO2跨临界热泵双级加热热水系统运行参数分析与比较

对单级加热与双级加热两种形式的CO2跨临界循环热泵热水系统进行分析对比，并对CO2跨临界循环热泵双级加热热水系统进行了运行参数的分析、发现双级加热系统有不同于单级加热系统的规律，前者更为灵活，通过增加预热器，还可适当地提高能效比，在实际应用中应根椐使用要求采用不同的热水循环系统和运行参数，使系统达到最佳状态。     

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．     

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。     

跨临界CO2系统用膨胀机的开发与模型分析

为了提高跨临界CO2循环系统的效率,提出了一种不需要吸气控制阀的新型CO2系统用的双滚动转子式膨胀机机构.通过建立相应数学模型,对CO2制冷剂在该膨胀机内部的膨胀过程及主要部件受力状况进行了分析,为该新型膨胀机的后续开发研制提供基础.     

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跨临界循环滚动活塞膨胀机的研究与开发--试验测试部分

为提高CO2跨临界循环的效率，降低系统的节流损失，用CO2膨胀机代替系统中的节流阀，并对其回收膨胀功进行了研究，设计和开发了两代CO2滚动活塞膨胀机样机，给出了两代CO2膨胀机的特点，同时进行了试验对比．试验测试结果表明滚动活塞形式的膨胀机在超临界和两相区运行是可行的．第二代膨胀机明显优于第一代膨胀机，可见采取的降低泄漏、减小摩擦等措施非常有效．膨胀机在CO2跨临界循环中运行，存在最佳转速，使膨胀机的输出功率达到最大。     

空气源跨临界CO_2热泵系统热气除霜的实验研究

为了解决跨临界CO2热泵系统在低温环境下运行蒸发器的结霜问题,对一种可应用于CO2跨临界循环的热气除霜方法进行了实验研究。在对热气除霜过程中系统循环特性分析的基础上,搭建了空气源跨临界CO2热泵热水器实验台,根据系统各参数点压力和温度变化曲线的实验结果,分析了除霜过程中系统循环的变化规律和蒸发器的除霜特性,发现除霜时热泵系统的流量增大,气体冷却器内的温降减小,故增大气体冷却器出口的CO2气体温度是提高除霜效率的关键。同时,结合实时采集的蒸发器表面霜层变化图像,分析了蒸发器的动态除霜过程,直观观测了热气除霜的除霜效果,整个除霜过程保持了600s,热气除霜的除霜效率为35.6%。根据实验结果可以得出,热气除霜方法是用于空气源跨临界CO2热泵系统除霜切实可行的方法。     

环保型CO2跨临界制冷系统

自然工质CO2是一种不对臭氧层产生破坏,具有很小的温室效应系数的制冷剂,本文介绍了跨临界CO2制冷系统的构成和控制特点,分析了影响其性能的主要因素,设计了CO2制冷压缩机、换热器、节流机构的关键技术,影响CO2制冷压缩机性能的主要因素是泄漏,影响压缩机以及所有循环系统配件安全性的主要因素是其结构强度,CO2制冷系统换热器设计的趋势是采用高流量密度的小管径和微通道换热器,这有利于提高换系数和承受高压,节流阈把高压侧压力节流到蒸发压力,同时控制高压压力并使其随气体冷却器出口温度的变化而变化,CO2,制冷系统调节特性与传统制冷系统不同。     

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．     

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.     

System design and analysis of the trans-critical carbon-dioxide automotive air-conditioning system

As an environmentally harmless and feasible alternate refrigerant, CO2 has attracted worldwide attention, especially in the area of automobile air-conditioning (AAC). The thermal property of CO2 and its trans-eritical refrigeration cycle is very different from that of the traditional CFC or HCFC system. The detailed process of CO2 system thermal cycle design and optimization is described in this paper. System prototype and performance test bench were developed to analyze the performance of the CO2 AAC system.     

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.     

空调列车车厢内CO2浓度的模糊控制

以列车车厢内CO2浓度为控制对象,实现对新风量的控制.在车内CO2浓度控制系统中,应用模糊控制理论,将车内CO2浓度与设定浓度之间的误差以及误差变化率作为控制系统的输入量,新风阀门开度的变化作为输出量,并建立各输入、输出量的模糊集、论域、隶属函数以及模糊控制规则;确定列车硬座车厢内CO2浓度与时间、新风量之间的函数关系式,并应用所建立的模糊控制系统对列车硬座车厢内的CO2浓度进行模糊控制仿真实验,研究新风量与车厢内CO2浓度之间的变化关系.研究结果表明:运用模糊控制理论可对车内CO2浓度实现稳定、可靠的控制,为改善车厢内空气品质提供了一种新方法.     

CO2跨临界循环双缸滚动活塞膨胀机的设计与分析

二氧化碳跨临界循环需要利用膨胀机回收功以提高循环效率．在单缸滚动活塞膨胀机的基础上,提出了双缸滚动活塞膨胀机,分析了进气控制结构,进气管中余隙容积的存在会损失一部分膨胀功;分析了两缸内工作腔的吸气、膨胀、排气过程;在一定工况下,设计了双缸并联滚动活塞膨胀机;根据设计的结构参数进行了运动分析和受力计算上下两缸的活塞与滑板之间的摩擦力以及活塞上的气体力是平衡的,只需要平衡惯性力矩即可。     

CO_2激光器斯塔克效应稳频法的实验研究

介绍了将斯塔克(Stark)电光调制技术应用于CO_2激光器稳频的基本原理与实验装置。实验表明:应用Stark电光调制技术于CO_2激光器的稳频,可获得10~(-9)量级的频率稳定度。     

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.     

Preissmann四点隐格式对计算混合流动的适定性分析

普赖斯曼(Preissmann)四点隐格式为双对角隐式有限差分方法,具有结构简单、无条件稳定及对时间步长没有限制等优点,因而在河道、渠道、管道、河口潮流及管网、河网等非恒定缓流计算中,广泛用于数值求解圣维南方程组。针对四点隐格式应用于混合流模拟时的适定性进行了研究分析。结果表明,当采用激波捕捉法时,应用四点隐格式求解急缓混合流动在数学上为不适定。线性稳定性分析结果表明,如果计算域内存在临界流动,则四点隐格式为临界稳定。