二氧化碳跨临界循环制冷的研究进展

给出了CO2跨临界制冷循环的典型流程和特点;对国内外针对超临界CO2特性的研究、CO2制冷循环的研究、CO2制冷设备的研究与开发以及CO2跨临界循环系统安全性与可靠性的研究现状等4个方面进行了综述,指出了二氧化碳跨临界循环制冷的发展趋势.     

二氧化碳跨临界循环制冷的开发与研究进展

由于近年来制冷剂对臭氧层的破坏和全球温室效应等环保问题日益突出,CO2作为理想的制冷剂开始重新得到重视。给出了CO2跨临界制冷循环的典型流程和特点;对国内外针对超临界CO2特性的、CO2制冷循环、CO2制冷设备的开发以及CO2跨临界循环系统安全性与可靠性等四个方面的研究现状进行了综述,指出了二氧化碳跨临界循环制冷今后的发展趋势。     

冷热联供跨临界CO_2热泵的研究进展

本文综述了国内外冷热联供跨临界CO2热泵的理论与实验研究进展,列举了一些有关冷热联供跨临界CO2热泵技术的研究及应用成果,最后阐述了冷热联供跨临界CO2热泵的应用前景。     

四种跨临界CO2压缩式热泵系统的热力性能研究

CO2是具有很大潜力的天然替代工质之一,CO2跨临界循环放热过程中具有较大温度滑移,与水侧温升过程相匹配,因此适合用于热泵热水器系统。国内外学者提出了许多提高跨临界CO2循环效率的方法,其中包括引入回热器、喷射器等设备,从不同角度对比分析在常规跨临界CO2热泵系统中引入回热器、喷射器后系统的性能变化。本文在前人工作的基础上,建立相关热力学计算模型,并进一步对四种不同形式的跨临界CO2热泵系统（常规跨临界CO2热泵系统（TCHS）、带回热器的跨临界CO2热泵系统（TCHSI）、带喷射器的跨临界CO2热泵系统（TCHSE）及带喷射器与回热器的跨临界CO2热泵系统（TCHSEI））的性能进行研究,对比分析排气压力一定的情况下四种循环的热力性能;从最优排气压力的角度出发,分析对比不同系统中气冷器出口温度变化对系统最优排气压力和制热系数的影响,以及喷射器等熵效率对系统性能的影响。以上研究为CO2压缩式热泵系统的实用化进展奠定良好的理论基础。     

跨临界CO2蒸气压缩式制冷与热泵技术综述

CO2制冷剂及跨临界循环模式以其环境友好性、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CO2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,基于发展现状总结并预测了跨临界CO2技术的未来发展趋势。CO2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CO2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CO2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CO2技术仍具备优异的推广前景;跨临界CO2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CO2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CO2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CO2技术研究的主要任务。     

CO2跨临界循环及其在汽车空调系统方面的研究状况

介绍了CO2制冷剂的物理特性,分析了CO2跨临界制冷循环的特点,综述了目前国内外CO2跨临界循环在汽车空调方面的研究状况,并指出了一些亟待解决的问题.     

跨临界CO2制冷与热泵系统

概述跨临界CO2制冷和热泵循环的原理，提出几个影响该循环的技术关键。介绍跨临界CO2循环的相关应用领域，指出CO2作为性能良好的自然工质有着很好的发展前景。     

以毛细管为节流装置的CO_2小型热泵热水器实验研究

介绍以毛细管为节流装置跨临界CO2热泵热水试验系统。实验研究了不同气冷器进水温度下系统的COP及其变化、气冷器沿管长水温温升梯度变化。分析了不同环境温度下制冷剂充注量对系统高压侧压力的影响。可以得出:以毛细管做节流装置也可以得到较高的COP;气冷器水温在高温CO2进口段温升幅度最大;系统对环境温度的变化很敏感,环境温度较低时要想得到合适的高压侧压力,制冷剂的充注量要比环境温度高时多。     

跨临界CO2制冷系统采用透平膨胀机的可行性分析

对CO2制冷系统中应用膨胀机的研究现状进行了回顾,在此基础上对跨临界CO2制冷循环中采用透平膨胀机的可行性进行了分析.研究表明透平膨胀机完全适用于家用及商用的跨临界CO2制冷/热泵系统,并通过计算实例给出了采用不同方案和效率的透平膨胀机替代节流阀对CO2制冷系统性能的提升效果.     

跨临界CO2热泵热水器系统的试验研究

介绍带回热器的跨临界CO2热泵热水试验系统。通过改变气冷器水流量对跨临界CO2水-水热泵多种工况的循环性能进行试验研究,获得一系列试验数据。试验结果表明:跨临界CO2热泵循环可获得比常规工质要高的出水温度;增加气冷器水流量可有效提高系统的制热系数。     

内压作用下CO2跨临界制冷热泵系统的可靠性分析

根据可靠性理论和材料力学理论,指出了在较高的系统运行压力条件下,影响CO2跨临界制冷热泵系统可靠性的因素;得出了管路可靠度随其所受内压不同时的变化规律.根据这些影响因素及变化规律,指出了提高CO2跨临界制冷热泵系统可靠性的途径是:适当的增加管壁厚度,或者加大所选材料的许用应力,或两者同时增大.这些为进一步研究和开发CO2跨临界制冷热泵系统提供了必要的理论依据.     

Investigation on the adaptivity of the transcritical CO2 refrigeration system with a capillary

In order to research the adaptivity of the capillary tube in the transcritical CO₂ refrigeration system, a separated flow model of a CO₂ capillary in which the metastable phenomenon was taken into consideration was built in the simulation of transcritical CO₂ refrigeration system, and related experiments were carried out by a plant under different gas-cooler outlet temperatures. The performances of the capillary based system were further compared with that of the EEV (electronic expansion valve) based system. The results showed that the relative COP ranged from 82% to 98% when there was a 10 °C deviation between the real gas-cooler outlet temperature and the design value. Thus the capillary based transcritical CO₂ system is promising and could achieve performance close to that of EEV based system in a wide range of gas-cooler outlet temperature.     

Optimized transcritical CO2 heat pumps: Performance comparison of capillary tubes against expansion valves

A capillary tube based CO₂ heat pump is unique because of the transcritical nature of the system. The transcritical cycle has two independent parameters, pressure and temperature, unlike the subcritical cycle. In the present study, a steady state simulation model has been developed to evaluate the performance of a capillary tube based transcritical CO₂ heat pump system for simultaneous heating and cooling at 73 °C and 4 °C, respectively against optimized expansion valve systems. Capillary tubes of various configurations having diameters of 1.4, 1.5 and 1.6 mm along with internal surface roughness of 0.001–0.003 mm have been tested to obtain the optimum design and operating conditions. Subcritical and supercritical thermodynamic and transport properties of CO₂ are calculated employing a precision in-house property code.

It is observed that the capillary tube system is quite flexible in response to changes in ambient temperature, almost behaving to offer an optimal pressure control. System performance is marginally better with a capillary tube at higher gas cooler exit temperature. Capillary tube length turns out to be the critical parameter that influences system optimum conditions. A novel nomogram has been developed that can be employed as a guideline to select the optimum capillary tube.     

二氧化碳制冷技术

CO2作为一种天然工质，是目前CFCs工质替代的一个重点研究方向。根据CO2作为制冷剂的相关热物理和化学性质及CO2制冷循环，说明采用CO2作制冷剂、采用跨临界循环的优越性。介绍CO2制冷循环系统关键设备——压缩机、膨胀机、气体冷却器／蒸发器的研究进展情况，并对采用CO2作制冷剂的汽车空调、热泵系统的应用进行综述，指出今后研究的发展方向。     

CO2制冷特性和应用分析

介绍了CO2制冷剂的的历史和发展;分析总结了CO2的物理化学性质和制冷特性;阐述了亚临界循环、跨临界循环等4种制冷循环的基本原理;介绍了CO2制冷技术在汽车空调、热泵系统和复叠式制冷系统等方面的应用。     

送风温度对车用跨临界CO2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CO₂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CO₂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。     

地埋管换热器变热流工况下换热模型及其试验验证

在制冷空调产品及热泵热水机国家标准规定的名义工况下,比较CO2跨临界循环与R22,R410A和R404A单级蒸气压缩循环的理论循环效率。结果表明：在空调制冷名义工况下,R22理论循环效率最高,CO2的理论循环效率只有R22的50％～60％;在热泵热水机名义工况下,CO2的理论循环效率最高,可以达到R22的145％;CO2跨临界循环受冷却器压力及出口温度2个方面的影响,适当降低CO2冷却器出口温度可改善循环效率,应用CO2制冷剂需要通过改善循环和优化控制提高系统的能效。