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。

非共沸工质CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统性能分析

为满足商超制冷领域系统能效提升和制冷剂替代的需求,提出了非共沸工质CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统,通过建立热力学模型,与纯CO_(2)商超增压制冷系统进行对比。结果表明:CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统可在最优的CO_(2)质量分数(0.94)及最优排气压力(8.81 MPa)下获得最大COP(1.40);CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统COP与纯CO_(2)系统相比具有显著提升,环境温度为35℃时,提升7.25%;CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统APF提升率为2.68%~4.72%,系统APF随典型城市所处纬度的增加而增大。CO_(2)/R1234yf商超增压系统(火用)效率随CO_(2)质量分数的增加呈先增后减趋势,CO_(2)质量分数为0.95时获得最高(火用)效率,为0.18,相比纯CO_(2)系统提升4.62%。

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。

跨临界CO_(2)内部过冷增压制冷系统性能评价

为了改善商超用CO_(2)制冷系统的性能,提出跨临界CO_(2)内部过冷增压制冷(TCISS)系统,对比了该系统与3种不同CO_(2)增压制冷循环的性能,并通过已有试验数据对其仿真模拟结果进行了验证。为详细分析该系统的现实应用性能,进一步建立经济性和环保性模型,并与R134a/CO_(2)复叠制冷(RCOS)系统进行比较,以哈尔滨、北京、南京、广州城市为例,分析2种系统在不同气候区域的性能。结果表明:当高压压力大于10.5 MPa时,环境温度在5~30℃范围内,TCISS循环比其他3种CO_(2)增压制冷循环的COP都要高;TCISS的初始投资成本比RCOS高24.5%,但其年度运行成本更低;TCISS的全生命周期成本(XLCC)普遍低于RCOS,并且在哈尔滨的XLCC最小,在广州的XLCC最大。在4个不同的城市中,TCISS系统的SO_(2),NOx,PM2.5,PM10的4项污染物排放指标均低于RCOS,其总等效变暖效应降低了21.2%~23.9%。研究结果可为推动TCISS系统的发展和应用提供理论指导。

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)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。

非共沸工质辅助过冷CO_(2)冷热联供系统的热力学性能分析

为满足食品加工领域对高温消毒和冷冻的双重需求,提出了基于非共沸工质辅助过冷的跨临界CO_(2)冷热联供系统,辅助循环采用低GWP非共沸工质,充分利用冷凝热及气体冷却器放热生产高温热水,并同时进行食品冷冻。以COP为目标函数,对混合工质的组元、组分进行分析,对系统的排气压力和过冷度的影响进行优化。结果表明系统存在最优排气压力和最优过冷度,大温度滑移工质相对小温度滑移工质和纯工质能够显著提升系统性能,降低排气压力。采用R32/R1234ze(Z)(0.4/0.6)时COP最高为3.45,相对纯工质R32和R1234ze(Z)分别提高4.77%和5.15%,排气压力降低0.958 MPa和0.910 MPa。CO_(2)循环对系统整体起主导作用。采用非共沸工质可提高系统[火用]效率。可为推广CO_(2)制冷热泵技术的应用提供理论参考。

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。

CO_(2)跨临界制冷技术的应用研究

CO_(2)是天然工质,应用于蒸气压缩制冷循环具有传热性能好、流动阻力小、单位容积制冷量大且经济性好的优点。本文介绍CO_(2)跨临界制冷技术的基本原理,阐述该技术在人工冰场及新能源汽车空调系统的应用情况和相应的研究进展,指出系统全工况性能检测、关键部件可靠性提升是未来CO_(2)跨临界制冷技术的重要研究方向。

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。

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。

跨临界CO_(2)蒸气压缩式制冷与热泵技术综述

CO_(2)跨临界制冷循环模式因环境友好性、高温制热性、低环境温度适应性、全工况范围高效性等众多优势成为制冷领域中最热门的研究课题之一。本文分别讨论了跨临界CO_(2)制冷或热泵技术在车辆空调、建筑采暖与热水供应、烘干产业、商超冷链等行业中的发展现状,总结并预测了跨临界CO_(2)技术的未来发展趋势。CO_(2)制冷技术在车辆热管理领域发展前景广阔,制热能力明显优于采用R134a、R407C、R1234yf等制冷剂的方案,但制冷性能及整车综合热管理技术还有待进一步研究提升;在建筑采暖与热水供应领域,跨临界CO_(2)技术的开发已较为完备,针对不同的温度需求有不同的结构优化方案,下一步研究将主要针对现有成熟技术的产业化而开展;烘干产业中的跨临界CO_(2)技术正在快速进步的过程中,虽然分布式小型烘干设备的新能源化改造任重道远,但节能与环保优势显著的跨临界CO_(2)技术仍具备优异的推广前景;跨临界CO_(2)技术在商超冷链中的Booster技术已较为成熟,优良的节能环保优势也进一步将该技术推向冰雪场馆制冷领域,在该领域中跨临界CO_(2)技术的冷热综合应用将是下一阶段的主要研究方向。喷射器、涡流管、膨胀机等压力能回收技术的深入研究是提升系统能效的重要方法,而智能控制技术是跨临界CO_(2)系统实时性能优化的必要保障,这两方面将成为下一阶段跨临界CO_(2)技术研究的主要任务。

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。

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。

跨临界CO_(2)喷射器模拟研究综述

采用喷射器回收膨胀功是提高跨临界CO_(2)蒸气压缩制冷系统性能系数(CO_(2)P)的有效措施之一。概述了跨临界CO_(2)喷射器模拟研究现状,探讨了现有研究存在的问题,并对喷射器模型的未来研究方向进行了展望。

CO_(2)跨临界制冷系统的运用研究

制冷系统的能源和污染问题,成为相关学者和企业研究的重点。CO_(2)的使用可以代替氯氟烃,满足节能、环保需求。因此,从CO_(2)跨临界制冷系统的原理出发,介绍CO_(2)跨临界制冷系统的设备组成,阐述该制冷系统在不同行业的运用。

中间压力对商超CO_(2)增压制冷系统性能的影响

针对商超用跨临界CO_(2)基本增压(BRC)和并行压缩(PRC)制冷系统,建立系统分析的热力学模型并进行理论模拟分析,重点探讨中间压力及环境温度、排气压力等工况参数对系统性能的影响。结果表明:中间压力的取值对基本增压制冷系统COP影响较小;而并行压缩系统的中间压力存在最佳值,范围在5~5.3 MPa,可使系统的最佳排气压力略有降低。中间压力越大,PRC系统BRC系统的最大COP和最大效率提升程度越明显。给定工况下,并行压缩系统的最大COP较BRC提升了19.67%~24.08%,最大效率提升了26.86%~33.04%。