一种新型可调涡流管膨胀的跨临界CO_(2)热泵系统性能研究

在跨临界CO_(2)热泵循环中,采用涡流管膨胀替代常规节流阀的Maurer模型可减小节流损失、提高系统性能,但存在不能自动调节的难题。通过对Maurer模型进行改进,本文提出一种新型可调涡流管膨胀的跨临界CO_(2)热泵系统,通过建立理论模型模拟分析了新型系统的性能特点,并与膨胀阀节流的常规系统和Maurer模型的性能进行了对比分析。研究结果表明:1)新型系统能实现对系统制热量与压缩机排气温度的自动控制。当蒸发温度改变时,新型系统可以通过改变电子流量调节阀开度实现对调节压缩机排气温度的控制,还可以通过改变调节压缩机频率实现对冷质量分数与涡流管热端出口温度的控制,进而调节系统制热量。新型系统保证了涡流管热端出口温度和压缩机排气温度不超过120℃警戒值的同时维持了较高的制热量,改善了系统性能。2)新型系统的性能优于常规系统和Maurer模型。通过将涡流管热端出口温度与调节压缩机排气温度控制在较高水平,新型系统能具有更高的制热量和更好的性能。当全年蒸发温度在-10~10℃间变化时,新型系统的COP和制热量较常规系统分别增大了13.1%和16.7%,较Maurer模型分别增大了2.7%和6.1%。新型系统对系统性能的改善效果会随着蒸发温度变化范围的扩大更加显著。