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.     

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．     

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．     

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.     

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。     

跨临界二氧化碳循环分析

本文中为了优化空调系统跨临界二氧化碳循环性能系数(COP),制定了一个数学模型。对模型的分析表明,非单调(nonmonotonically)跨临界二氧化碳循环变化的COP与散热压力有关;对应于最高COP值存在一个最佳的散热压力。最优值散热压力主要依赖于气体冷却器的出口温度、蒸发温度和所选压缩机的性能。基于周期模拟,可以得出在适当参数下的最佳高压压力的相关性条件。     

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.     

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.     

膨胀阀开度对跨临界CO_2制冷系统火用损失影响的实验研究

为提高跨临界CO2制冷系统的性能,研究电子膨胀阀开度变化对水-水跨临界CO2制冷系统各个组件相对火用损失的影响,搭建了带电子膨胀阀的水-水跨临界CO2制冷系统实验台,测试了跨临界CO2制冷系统在恒定进水温度、不同电子膨胀阀开度下的运行参数。基于实验数据,给出了不同电子膨胀阀开度下系统性能系数、系统火用效率和各个设备组件的相对火用损失,计算了膨胀阀在最佳开度、气体冷却器侧水进口温度为30℃、蒸发器侧水进口温度为15℃时,各个设备的火用效率。基于最佳膨胀阀开度时系统内各设备的相对火用损失和火用效率的计算结果,分析了各设备性能提高的潜力。计算结果显示:膨胀阀开度在最佳值时,压缩机和气体冷却器的相对火用损失分别为总火用损失的49.4%和18.9%,设备火用效率分别为60.7%和37.6%,压缩机和气体冷却器性能有较大的提升空间。     

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。     

CO2跨临界单级压缩带回热器与不带回热器循环理论分析与实验研究

分别对带回热器和不带回热器的CO2跨临界单级压缩循环进行了理论分析和实验性能测试。理论分析表明,与不带回热器循环相比,相同蒸发温度下,带回热器循环平均性能提高约4.55％;相同气体冷却器出口温度下,带回热器循环平均性能提高约5.23％。实验测试表明,带回热器循环制热量和制冷量分别平均提高约3.33％和5.35％,制热和制冷性能系数分别提高约11.36％和14.29％。     

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．     

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。     

两相喷射器增压的二级压缩制冷系统性能分析

建立一维等面积两相喷射器热力学模型,改进传统的二级压缩系统,提出一种喷射器增压的二级压缩制冷系统.以R1234yf为制冷剂,采用能量分析模型,研究不同设计工况下喷射器的性能.结果表明:当蒸发温度升高时,系统的性能系数(COP)和喷射系数增大,喷射器升压比减小;当冷凝温度升高时,COP和喷射系数减小,喷射器升压比增大;当蒸发温度为0 ℃,冷凝温度为50 ℃时,COP随着中间温度的升高先增大后减小,且存在一个最优中间温度,系统性能提高率可达10%以上.     

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.     

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．     

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．