采用CO_2制冷剂的溜冰场制冷系统——介绍加拿大魁北克省一溜冰场制冷系统的更新改造案例

本文介绍了世界上第一台溜冰场用的采用CO_2制冷剂的制冷系统。该项目是一个完全采用R744制冷剂(CO_2)来代替原有的R22/甲醇制冷系统,获得很大的节能效果。

太阳能-余热联合驱动吸收过冷CO_(2)制冷-淡水联产系统性能分析

为了同时满足制冷和淡水的共同需求,提出了太阳能-余热联合驱动吸收过冷CO_(2)制冷-淡水联产系统(AbsCWCS),在提高CO_(2)制冷系统能效的同时可生产淡水。建立系统的热力学模型,分析了环境温度和太阳辐射强度对系统能效(COP)的影响。此外,为进一步分析气候条件的影响,选取5个典型缺水城市,对年度性能系数(APF)和年淡水产量进行了评估。结果表明:Abs-CWCS的COP和淡水产量均显著提升,与基础CO_(2)增压制冷-淡水联产系统(Base-CWCS)相比,COP提高了1.95%~41.02%,淡水产量增加了0.8~28.6倍,Abs-CWCS的CO_(2)制冷系统排气压力可降低7.86%;AbsCWCS可有效提高系统的APF,5个典型缺水城市的APF可提升3.66%,年淡水产量的提升率可达9.54%~64.62%。研究结果为同时解决制冷和淡水需求提供了可靠的解决方案。

回热对跨临界CO_(2)喷射制冷系统的影响

目的:研究回热对跨临界CO_(2)双级压缩/喷射制冷系统性能的影响。方法:采用仿真模拟软件建模,分析在不同气体冷却器出口温度(25~45℃)、高压侧排气压力(7.4~9.5 MPa)、蒸发温度(-40~-15℃)和中间压力(3~5 MPa)的情况下,回热对低压压缩机吸气温度、排气温度、比功率增量以及系统性能系数的影响。结果:在特定的回热度下,随着中间压力的增加,低压压缩机排气温度和比功率增量升高;但随着蒸发温度升高,低压压缩机排气温度和比功率增量逐渐降低。在标准工况下,回热系统的性能系数低于不带回热系统的,同时随着回热度的增加,回热系统的能效降低。结论:随着回热度的增加,低压压缩机吸气温度、排气温度和比功率增量显著升高。但回热改善跨临界CO_(2)双级压缩/喷射制冷系统性能效果不佳。

商超两级节流跨临界CO_(2)制冷系统性能分析

针对跨临界CO_(2)制冷系统在炎热地区性能不佳的问题,构建了带有内部热交换器、使用并行压缩和机械过冷的3种改进的CO_(2)制冷系统热力学模型,对包括基本两级节流CO_(2)制冷系统在内的4种系统构型的运行特性进行了优化和分析,并基于中国典型城市气象参数,对系统的季节和全年性能进行评估,并进行碳排放相关计算。结果表明,带有内部热交换器的系统在环境温度为7.0~14.0℃时性能提升最显著;当环境温度大于14.0℃时,机械过冷系统的性能提升效果最明显。在气候炎热地区使用时全年性能系数偏低,采用改进的CO_(2)制冷系统可显著改善炎热地区使用时的系统性能,其中机械过冷系统的改善效果最明显,全年性能系数最高提升18.7%,全年能耗降低19.3%,在厦门地区使用机械过冷系统可减少碳排放19.3%。

适用于不同农产品贮藏的CO_(2)多温区复叠制冷系统性能分析

为评估多温区制冷系统性能,探究其在农产品冷库贮藏中应用的可行性,设计了低碳环保型多温区复叠制冷系统。该研究以CO_(2)双温区与三温区复叠制冷系统为研究对象,通过设置压力调节阀(简称节流系统)和增压压缩机(简称增压系统)解决不同并联温区间的压差问题,建立两类制冷系统的热力学模型,分析了双温区和三温区复叠制冷系统运行参数对其性能系数(coefficient of performance,COP)与?效率的影响,并在参考工况下对双温区和三温区复叠制冷系统的两种运行模式进行了对比。结果表明:增压系统性能系数与?效率均高于节流系统,参考工况下双温区与三温区增压系统相对于节流系统性能系数分别提升30.4%和23.4%;双温区与三温区复叠制冷系统各部件中,冷凝器具有最大的?损,采用压力调节阀给节流系统带来了更大的能量损失;同工况下,该研究所设计的双温区和三温区增压系统性能系数是CO_(2)/R134a单温区复叠系统的1.5和2.3倍;经济性对比发现,双温区与三温区复叠制冷循环增压系统年度总成本比节流系统分别节省6554和8156美元。因此,多温区增压系统在热力性能与经济性上均优于节流系统,研究结果可为CO_(2)多温区复叠制冷系统的开发与应用提供理论基础。

跨临界CO_(2)制冷技术发展现状及其改进途径综述

跨临界CO_(2)制冷是一种以CO_(2)作为制冷剂气体冷却过程在临界点以上的新型制冷技术。对近年来CO_(2)制冷技术的发展进行了概括及分析。针对传统制冷剂与CO_(2)制冷剂的特点,重点分析了二者在物理性质上的区别,说明了CO_(2)作为新型制冷剂的可取性;针对提升制冷系数的目标,讨论了两级压缩、膨胀机、回热器的工作原理以及对系统性能的影响。综述了新型双级压缩CO_(2)制冷循环的研究现状,归纳了CO_(2)制冷循环进一步改善性能的技术途径。

4种商超CO_(2)双级压缩制冷系统的性能

为了提高商超跨临界CO_(2)制冷循环的性能,对4种跨临界CO_(2)双级压缩制冷循环(TCTC、TCEC、TCRG、TCRG)建立热力学模型.主要分析了高压压力、中间压力、蒸发温度和气体冷却器出口温度等参数对性能系数(COP)的影响.结果显示:在一定条件下,TCEC循环COP相对最高,比基础循环最优高压COP提高49.82%,最优中间压力COP提高61.41%;TCRC和TCTC循环COP相差无几;TCRG循环COP相对最低.TCRG循环不适用于中低温制冷;TCTC、TCRC循环由于在气冷器出口温度高于37℃后急速下降,不适用于气冷器出口温度较高工况,系统制冷性能受气体冷却器出口温度的影响较大,添加回热器反而降低了系统COP.

带膨胀机和回热器的两级压缩跨临界CO_(2)制冷循环研究

通过对比3种不同的两级压缩跨临界CO_(2)制冷循环,研究节流阀、回热器和膨胀机对制冷循环COP和效率的影响。结果显示:在3种两级压缩跨临界CO_(2)制冷循环中,带膨胀机的制冷循环的COP和效率最高,带膨胀机和回热器的循环次之,带回热器和节流阀的循环的COP和效率最低;在合理参数范围内,增大压缩机1的压比可以提高3种循环的COP和效率;在合理参数范围内增大压缩机2的压比,3种制冷循环的COP和效率均先增大后降低;增大压缩机和膨胀机的等熵效率均可以显著提高两级压缩跨临界CO_(2)制冷循环的COP和效率。

CO_(2)制冷系统用电磁阀及电子膨胀阀行业标准要点解析

CO_(2)作为天然制冷剂,在冷冻冷藏、热泵热水、新能源汽车空调等领域制冷系统中具有良好应用前景。介绍了CO_(2)制冷系统阀件产品特征,阐述了JB/T《二氧化碳制冷系统用电磁阀》和JB/T《二氧化碳制冷系统用电子膨胀阀》两部同步制定的行业标准的编制背景,从标准适用范围、产品型式、基本参数、最大动作压差试验与气密性等综合性能评价检验项目等方面系统解读了标准技术要点。

某CO_(2)跨临界冰场制冷系统中低压循环桶的选型分析

以上海某CO_(2)跨临界冰场中使用的桶泵供液系统为对象,通过计算低压循环桶的分离直径和容积确定低压循环桶的参数。低压循环桶分离直径的设计原则是确保蒸发器回到低压循环桶的制冷剂能够充分分离。低压循环桶容积应适宜,以保证在系统运行中不会发生低压循环桶液位过低或者液位过高的情况。

带内部热交换器的CO_(2)增压制冷系统热力学分析

为了研究CO_(2)增压制冷新系统形式及能效提升,建立了常规的CO_(2)增压制冷系统和带内部热交换器的CO_(2)增压制冷系统模型,并对其热力学性能进行了分析和对比,通过典型城市的全年性能分析,对系统在各个气候区域的性能进行评价。结果表明,引入内部热交换器,可提高增压制冷系统在高环境温度工况下的性能,压缩机总功耗最高可降低8.73%,系统能效最高可提升6.36%,最优排气压力最高降低0.55 MPa。通过对我国典型城市的全年性能分析发现,内部热交换器在热带和亚热带地区发挥了积极作用,COP可提升1.7%。本文为CO_(2)增压制冷系统在我国的推广应用提供了一定的理论参考。

NH_3/CO_2复叠制冷系统在实际工程应用中的研究

随着NH3/CO2复叠式制冷系统的应用,开发高效冷凝蒸发器来提高系统的性能是必要手段。对一种新型NH3/CO2冷凝蒸发器进行实验研究得出:不同制冷工况下,不同的换热温差,测试出相对应的传热系数,对比分析出不同布管形式对传热系数、换热温差、热流密度等的影响,从而得出最优的布管方式,为高效冷凝蒸发器的开发和设计奠定了基础。

带余热回收的CO_(2)车用热泵系统实验研究

本文研制了一套具有串联式余热回收功能的CO_(2)热泵系统,并在标准焓差台中实验研究了不同工况参数对系统低温制热性能的影响。结果表明:双热源余热回收系统(空气热源和电机热源)的性能优于单空气热源系统,双热源模式可以优化系统参数,提高系统制热量与COP,扩大热泵系统低温工作范围。在环境温度为-20℃时系统切换至双热源模式后的制热量及COP分别提高18.9%和5.9%。低温环境下使用双热源模式优势显著,随着室外温度由-5℃降至-20℃,开启双热源模式后制热量的增加率由4.3%增至18.9%,COP的增加率由4.3%增至5.9%。提出低于-5℃的环境温度是使用余热模式的最佳温度范围,为CO_(2)车用热泵系统的实际应用提供指导。

新型CO_(2)超音速两相膨胀制冷循环的理论研究

本文提出了以Laval喷管为核心部件的超音速两相膨胀机概念,构建了以天然制冷剂CO_(2)为工质的超音速两相膨胀制冷循环模型并进行理想循环热力学分析和模拟计算研究。结果表明:超音速两相膨胀机入口压力、入口温度和旋流分离段出口压力均对系统制冷性能有影响;在空调温区工况,CO_(2)超音速两相膨胀制冷循环COP为6.69,是现有制冷性能相对最优的CO_(2)跨临界制冷循环COP的1.63倍,且大幅降低系统压力;气液分离时液相速度损失对系统制冷性能有影响,系统COP由9.56降至6.01,相对卡诺效率由0.95降至0.60,但仍保持在较高水平。通过初步的热力学分析和模拟计算研究表明,新型CO_(2)超音速两相膨胀制冷循环在原理上具有较好的可行性和发展前景。

送风温度对车用跨临界CO_(2)制冷系统影响的仿真研究

为研究送风温度对实际车用跨临界CO_(2)制冷系统综合性能的影响,借助GT-Suite仿真软件,建立了单级跨临界CO_(2)制冷系统的仿真模型。基于设计的三种工况,在风量设置上限的情况下对比了不同送风温度下系统的性能,提出了有效COP_(eff)的概念并对此进行研究。结果表明:在其他工况相同的条件下,提高送风温度可以提高系统的COP、有效COP_(eff)以及带风机功耗的有效COP_(eff,b);在低冷负荷工况下,考虑系统风机功耗后的综合性能COP_(b)存在最优值为3.819,即系统存在对应的最优送风温度,但当负荷增大至一定水平时,最优送风温度不再存在。

带透平膨胀机的跨临界CO_(2)制冷循环热力性能研究

为提高跨临界CO_(2)制冷循环的性能,提出了冲动式透平膨胀机(ITE)改进方案,该方案可以在回收膨胀功的同时实现双级压缩,对相应的制冷循环进行了热力学性能研究,获得了该循环最佳高压压力、最佳中间压力以及COP的变化规律。结果表明:当蒸发温度从-10℃变化到15℃,气体冷却器出口温度从30℃变化到50℃时,改进ITE制冷循环的COP相对基本制冷循环、回热制冷循环和传统ITE制冷循环,分别提高了38.4%~45.1%,31.1%~37.1%,21.5%~27.9%;蒸发温度越低,气体冷却器出口温度越高,改进ITE制冷循环的优势越明显。

一种梯级利用LNG冷能的CO_(2)载冷系统

提出了一种采用多级冷能回收流程的载冷系统,可实现LNG气化冷能的梯级利用。该系统以CO_(2)作为载冷剂,将LNG的冷能导出并输送至各用冷点如大中型规模的速冻、冻干、冷库、制冰等项目,在替代很多传统压缩式制冷系统运行的同时,可节省压缩制冷电力消耗,间接降低温室气体排放与海水冷污染,经济效益和社会效益十分可观。该系统通过前级冷能回收流程额外回收一部分冷能用于冷却后级载冷剂并调控该冷能量的方式实现上下游用冷点用冷量波动时互不影响。采用两级冷能回收CO_(2)载冷系统,使一用冷项目的压缩制冷电力消耗节省95%以上,LNG冷能利用效率由单级回收的65%提高到85.5%。

CO_(2)制冷技术在人工冰场中的应用现状

为了将2022北京冬奥会办成绿色、环保和节能的体育盛会,冬奥场馆建设中首次采用CO_(2)人工冰场制冷系统。本文对人工冰场CO_(2)制冷系统进行了原理和优缺点分析,回顾了人工冰场CO_(2)制冷技术的发展历史,以期为自然工质CO_(2)在冰场的推广提供参考。

CO_(2)跨临界制冷系统中304L不锈钢管的强度计算及管道的焊接工艺

以某项目中采用CO_(2)跨临界的制冷系统为参考对象,其制冷系统中高压侧和低压侧制冷剂管道均采用304L不锈钢管。根据系统中高低压部分的管道的设计压力等参数为依据进行管道的强度计算,确定不同外径和不同设计压力下的管道壁厚。此外,介绍了304L焊接特性及焊接应注意的技术问题。

基于CO_(2)制冷剂的汽车空调冷冻油循环率测定研究

制冷循环内的冷冻油在热交换器内随着热传递和管道压力损失的变化,对空调的性能产生很大的影响。该文研究CO_(2)制冷剂在制冷循环各种条件下的冷冻油循环率的静电容量测定方法,并分析不同行驶条件下其测量结果。