跨临界CO_(2)多联引射器制冷系统动态模型研究

多联引射器是提高跨临界CO_(2)制冷系统运行和调控性能的有效设备之一,本文提出了跨临界CO_(2)多联引射器制冷系统的动态模型:利用有限体积法建立气冷器与低温蒸发器模型;利用集总参数法建立满液式蒸发器模型;根据质量和能量守恒建立气液分离器与储液器模型;并基于真实CO_(2)物性,考虑内部跨音速流动、相变和壅塞等现象建立了两相引射器模型,单引射器模型预测结果与文献实验数据误差在10%内。分别以压缩机转速和多联引射器的调节作为扰动条件研究了系统的瞬态响应,结果表明所建立的动态模型与实验数据具有相同的响应规律,本研究为多喷射器制冷系统性能及调控规律的研究提供了高精度的模拟条件。

多联引射器双温制冷系统的初步实验研究

本文建立了一种新型多联引射器CO2双温制冷循环实验系统,该系统采用多联引射器代替节流阀,以减少节流损失,可以满足超市冷冻冷藏需求。对不同工况条件下多联引射双温制冷系统性能进行了实验研究,分析了气冷器出口参数对系统功耗、制冷量和COP的影响。初步实验结果表明:在相同工况下,受气冷器出口温度的影响,系统功耗变化不大,而系统制冷量及COP变化较大,在较低气冷器出口温度下COP取得最大值;在相同工况下,受气冷器出口压力的影响,系统功耗及制冷量增加速度呈先快后慢变化趋势,在较高气冷器出口温度下,系统COP随气冷器出口压力的升高呈先升高后降低趋势,系统存在最佳气冷器出口压力,此时COP取得最大值。

CO_(2)多联引射器双温制冷系统性能的实验研究

实验研究了CO_(2)多联引射器双温制冷系统性能,与CO_(2)传统增压双温制冷系统性能进行了比较,并探讨了并行压缩机的使用对CO_(2)多联引射器双温制冷系统性能的影响。实验结果表明,在实验工况范围内,对于不同的质量流量比,CO_(2)多联引射器双温制冷系统的制冷量和COP均要高于CO_(2)传统增压双温制冷系统,总制冷量和COP最高分别提升了约13.4%及23.8%;在CO_(2)多联引射器双温制冷系统中使用并行压缩机降低了多联引射器的引射比,但提高了其系统总制冷量和COP,对于不同的气冷器出口温度工况,总制冷量最高提高了约3.4%,而系统COP最高提高了约6.9%。使用多联引射器代替膨胀阀及使用并行压缩机均显著提升CO_(2)双温制冷系统性能。

多联引射器双温制冷系统的模拟研究

建立了多联引射器跨临界CO2双温制冷系统集总参数模型,并采用Matlab调用Refprop软件进行编程。对不同工况条件下的系统性能进行了模拟研究,分析了气冷器出口参数对系统性能的影响。模拟结果表明:在相同工况下,受气冷器出口温度的影响,系统制冷量及COP呈先增加后逐渐减少趋势,且气冷器出口压力越高,系统制冷量及COP峰值所对应的气冷器出口温度也越高;在相同工况下,受气冷器出口压力的影响,系统制冷量呈逐渐增加趋势,且在较高气冷器出口温度下,系统COP随气冷器出口压力的升高呈先升高后降低趋势,系统存在最佳气冷器出口压力,此时COP取得最大值。

多联引射器CO_(2)制冷系统性能模拟及实验研究

为了评估工况参数对多联引射双温CO_(2)制冷系统性能的影响,采用集总参数法建立数学模型,模拟研究了中、低温蒸发温度及中间压力对系统性能的影响,并将不同中间压力下的模拟和实验结果进行了对比。模拟与实验结果表明,在不同中间压力工况下,引射比、系统制冷量及COP的模拟结果与实验结果趋势一致,在中间压力为3.9~4.0 MPa时,系统制冷量及COP取得最大值。模拟结果表明,随中温蒸发温度的升高,系统制冷量及COP均增加,引射比也逐渐增加,但中温蒸发温度高于-3℃时其对引射比的影响很小;随着低温蒸发温度的升高,引射比和系统制冷量变化不大,而系统COP逐渐增加。模拟和实验结果的误差在允许的范围内,验证了所建数学模型的可靠性。