CO_(2)跨临界制冷系统新型分布式压缩循环研究

为了对CO_(2)跨临界蒸气压缩循环进行高效冷却并提升系统性能,提出分布式压缩循环系统(distributed compression cycle system,DCCS)。在DCCS中,气冷器出口的超临界CO_(2)不再被进一步过冷而是进行二次增压,并在常规热汇条件下进行放热冷却。通过热力学计算DCCS在不同工况下的性能随二次增压比变化情况。结果表明:相对于基础系统,DCCS可有效提升系统性能,在气冷器出口温度不变时,最大制冷COP增幅在8.2%~10.76%之间,制冷量的增幅最高可达约26%。在蒸发温度不变时,最大制冷COP增幅在8.57%~13.51%之间。DCCS中理想的二次增压比要求并不高,且对于二次增压所增加的系统功耗相对于基础系统不会超过20%。相对于目前仅采取单一过冷技术的系统,DCCS在系统性能系数上仍具有优势。DCCS的提出为跨临界CO_(2)蒸气压缩循环系统的性能提升与完善提供了全新的方向。

CO_2跨临界双级压缩带膨胀机制冷循环研究

针对CO2 制冷能效低的特点 ,本文建立了双级压缩带膨胀机CO2 跨临界制冷循环热力学模型 ,在考虑实际循环中不可逆损失因素影响在基础上 ,对循环进行了性能系数、热力学完善度和单位制冷量 火用 损失等指标进行了分析计算 ,并与双级压缩节流膨胀CO2 跨临界制冷回热循环和R2 2简单制冷循环进行了比较。

跨临界二氧化碳蒸气压缩／喷射制冷循环性能比较

本文从系统的COP、制冷量和有效能分析三个方面比较了跨临界CO2蒸气压缩／喷射循环、蒸气压缩／回热制冷循环和常规的蒸气压缩制冷循环的性能．结果表明,在本文研究工况下,喷射循环的性能系数最大值比回热循环高 18．6％,比常规循环高22．0％．喷射循环的制冷量比回热循环高8．2％,比常规循环高11．5％。有效能分析表明喷射循环极大地减小了节流损失,冷却放热损失和压缩损失也有相应的减少．

CO_2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 9.0 MPa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 1 8

CO_2跨临界双级压缩制冷循环的热力学分析

Two-stage vapor compression refrigeration cycle was accomplished with an intercooler.The state of the refrigerant vapor leaving the intercooler affects the system performance.The thermodynamic analysis of the trans-critical two-stage refrigeration cycle using CO2 as the refrigerant was made with a condensing temperature of 35℃.When the intercooler operated at about the geometric mean of the evaporating and condensing pressures,compared with the single stage cycle,the coefficient of performance(COP)of the two-stage cycle was improved.As the degree of superheating of the CO2 vapor leaving the intercooler increased,the COP of the two-stage system decreased.

CO_2双蒸发器压缩／喷射式跨临界制冷循环

为减小CO_2跨临界循环系统节流部分的膨胀功损失,提高系统性能,可在小型制冷系统中采用喷射器代替节流阀,部分回收工质从高压到低压过程的膨胀功。在对系统进行热力学分析的基础上,建立了CO_2跨临界压缩／喷射制冷循环的效率分析模型。计算结果表明：在合理的喷射器出口背压下,CO_2跨临界压缩／喷射制冷循环可以得到较高的循环性能。蒸发温度和气体冷却器出口温度两工况的变化对该系统性能的影响程度相对较大。在较低蒸发温度下,该系统可以明显降低压缩机出口温度,有利于系统稳定运行。

跨临界CO_2蒸气压缩-引射制冷循环的性能分析

CO2跨临界基本循环由于节流损失较大使其能效比较低,采用引射器替换节流阀可以回收部分膨胀功,进而提高循环的性能系数。针对跨临界CO2压缩-引射制冷循环建立了热力学模型,考虑了引射器喷嘴出口与蒸发器之间的压力差异,并分析了吸入压差值、气体冷却器压力、气体冷却器出口温度、蒸发温度及蒸发器出口过热度对循环性能的影响。结果表明:在一定工况下存在一最佳吸入压差,使引射器提升压力值和循环COP提高率达到最大值,典型空调工况下最佳吸入压差约为0.34 MPa。吸入压差的取值对引射系数和循环最优排气压力值影响很小。

CO_2跨临界双级压缩/喷射制冷循环热力学分析

建立了同时采用双级压缩和利用喷射器代替节流阀的CO2跨临界双级压缩/喷射制冷循环模型,在系统稳定运行的条件下,分析了高压压力、气体冷却器出口温度、蒸发温度和高、低压压缩机吸气过热度对循环性能的影响,并与CO2跨临界单级压缩/喷射制冷循环和双级压缩制冷循环进行了比较。结果表明:在给定条件下,双级压缩/喷射循环的性能系数明显优于其他两种循环;随着气体冷却器出口温度的升高和蒸发温度的降低,循环的性能系数分别降低了54.9%和43.2%,并且其下降速度大于双级循环的性能系数下降速度;高、低压压缩机吸气过热度升高均导致双级压缩/喷射循环性能系数降低。

CO_2跨临界双级压缩带低压膨胀机制冷循环性能分析

通过建立模型分析比较了CO2跨临界双级压缩带节流阀与带低压膨胀机制冷循环的性能。结果表明:双级压缩CO2跨临界带节流阀与带低压膨胀机制冷循环的最佳中间压力并不是高低压的几何平均值;在一定的气体冷却器出口温度下,双级压缩CO2跨临界带低压膨胀机制冷循环有一个最佳高压侧排气压力,与带节流阀循环相比,其最大COP可提高20%,但当高压侧压力低于最佳值时,低压膨胀机对系统COP的影响随着高压侧压力的减小而逐渐变得不明显;在双级压缩CO2跨临界带低压膨胀机制冷系统优化设计中,中间冷却应采用完全冷却型式。

CO2跨临界并行循环两级压缩制冷系统模拟研究

由于二氧化碳用于跨临界循环时,其系统能效偏低。本文对带有并行压缩循环的跨临界二氧化碳两级压缩制冷系统进行理论分析,研究气冷器出口温度、冷却压力和泄压罐压力对系统效率的影响,找出最优参数值,为并行压缩的跨临界二氧化碳制冷系统的设计应用提供参考。

CO_2跨临界双级压缩带高压膨胀机制冷循环性能研究

通过建立模型,分析比较了CO_2跨临界双级压缩带节流阀与带高压膨胀机制冷循环的性能。结果表明:双级压缩CO_2跨临界带节流阀与带高压膨胀机制冷循环的最佳中间压力并不是高低压的几何平均值;在一定的气体冷却器出口温度下,双级压缩CO_2跨临界带高压膨胀机制冷循环有一个最佳高压侧排气压力,与带节流阀循环相比,其最大COP可提高10%,但高压侧压力超过最佳值后,高压膨胀机对系统COP的影响逐渐变得不明显;在双级压缩CO_2跨临界带高压膨胀机制冷系统优化设计过程中,中间冷却应采用完全冷却型式。

N_2O跨临界双级压缩带膨胀机制冷循环

将天然工质N2O用于跨临界循环,建立了相应的理论模型,比较了CO2和N2O用于跨临界两级压缩膨胀制冷循环的性能。结果表明:N2O用于跨临界两级蒸气压缩膨胀制冷循环中的综合性能要优于CO2。在所选定的工况范围内,N2O系统的Ccop值(性能系数)比CO2最多提高9.6%,当气冷器出口温度越低、蒸发温度越高时,N2O系统的Ccop值增加越明显;N2O系统的最优高压压力远低于CO2,在气体冷却器出口温度为40℃时,最优高压侧排气压力最多降低了16.2%;N2O系统在排气温度、单位质量制冷量方面也较CO2具有优势。最后提出通过降低气体冷却器出口温度来提高跨临界带膨胀机制冷循环性能和降低最优高压侧排气压力的观点。

跨临界CO_2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。

CO_2跨临界循环制冷压缩机的研究进展

对CO2压缩机的进展情况进行了介绍,并分析了已开发的各种类型的CO2压缩机的特点,总结了在压缩机研究中的关键技术,认为在未来CO2压缩机发展方向是开发无油压缩机、双级压缩机和膨胀压缩机。

CO_2跨临界双级压缩制冷循环的性能分析

对带膨胀机的两种双级压缩循环(TCOP和TCDH)建立热力学模型,进行模拟计算,并与CO2单级循环(SCE)进行性能比较。研究表明,TCOP循环的COP比SCE循环高9%。在给定设计点,TCDH循环的COP分别比SCE和TCOP循环提高9.65%和0.72%。如果考虑设计和结构,并采取一些措施控制操作条件以防止偏离设计点,TCDH循环是一个可行的选择。

带喷射器的低温跨临界CO_(2)两级压缩制冷系统性能

针对低蒸发温度下跨临界CO_(2)制冷系统实验研究较少的现状,设计搭建了带喷射器的跨临界CO_(2)两级压缩制冷实验台,在蒸发温度为-33~-29℃,气冷器出口温度为30~40℃,高压压力为8.20~9.70 MPa的实验工况下研究制冷系统的性能变化,并将实验结果与理论计算结果进行对比。研究结果表明:实验结果与理论热力学计算结果变化趋势一致,喷射器的应用可显著提升跨临界CO_(2)两级压缩制冷系统的性能,其对制冷系统COP的最大提升率可达29.37%;在实验工况下,带喷射器的跨临界CO_(2)两级压缩制冷系统的最优高压压力为8.80 MPa,对应的最优COP为1.63;带喷射器的跨临界CO_(2)两级压缩制冷系统的制冷量和COP随蒸发温度的升高而增大;气冷器出口温度对制冷系统的性能影响显著,随着气冷器出口温度从30℃升至40℃,制冷系统的COP降低61.4%。这些研究成果可为带喷射器的跨临界CO_(2)两级压缩制冷系统的研究提供参考。

N_2O跨临界二级蒸气压缩制冷循环及回热特性

为解决CO2跨临界循环能效低、排气压力高的问题,将天然工质N2O用于跨临界循环,建立了相应的理论模型,比较了CO2和N2O用于二级蒸气压缩跨临界循环的性能,并分析了回热效率对于CO2和N2O系统能效Ccop和最优高压侧排气压力的影响。结果表明:N2O用于二级蒸气压缩跨临界制冷循环中的综合性能要优于CO2,在所选定的工况范围内,N2O的Ccop值比CO2最多提高13.3%,最优高压侧排气压力最多降低17.7%。回热效率对于CO2和N2O系统的最优高压侧排气压力几乎没有影响,回热循环对于CO2二级压缩跨临界系统的能效提升更为有利。

跨临界CO_2双级压缩制冷循环的热力学分析与比较

对带中间冷却器的双级压缩制冷(TCEI)循环和带闪发器的双级压缩制冷(TCFI)循环进行了热力学分析与比较。结果表明:TCFI循环的最佳中间压力和最佳排气压力低于TCEI循环。在常规空调工况下,TCFI循环的COP高于TCEI循环。在蒸发温度从-10℃变化到10℃时,TCFI循环和TCEI循环的COP相对基本循环平均提高幅度分别为32.3%和18.7%。

CO_2跨临界循环与传统制冷循环的热力学分析

以热力学第二定律和卡诺定理为基础,提出了一种新的热力学分析方法-当量温度法,并以此为基准对各种制冷循环进行了分析。与传统分析方法相比,当量温度法可以得出更加公正、合理的结论。

CO_2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%.