中间完全冷却CO_2跨临界双级压缩节流循环

双级压缩是提高CO2跨临界制冷循环性能系数COP的有效途径,且中间完全冷却形式的性能优于中间不完全冷却形式。对于中间完全冷却CO2跨临界双级压缩节流循环,节流形式有一次节流(STDC循环)和两次节流(DTDC循环)。分析了高压压力和气体冷却器出口温度对STDC循环和DTDC循环的性能影响,并与CO2跨临界单级压缩(STSC)节流循环进行了比较。结果表明:在给定条件下,DTDC循环的COP值最大、STDC循环的最优高压压力值最高;随着气体冷却器出口温度的升高,3个循环的最大COP均减小,最优高压压力均升高,压缩机的等熵效率均降低。对于DTDC和STDC循环,最优中间压力值偏离高压压力与低压压力的几何平均值,但是对系统的性能系数影响不大。     

CO2跨临界循环冷热联供机组性能实验研究

采用CO₂跨临界循环水-水热泵技术，测试了CO₂跨临界循环冷热联供机组的性能特点。通过调节压缩机频率、电子膨胀阀开度、蒸发器侧乙二醇水溶液进口温度与气冷器侧进水温度等方式，测试该机组在以制热为主要目标时最优排气压力的变化，以及不同参数对制热量、制冷量、制热COP_h与系统综合能效COP(制热COP_h与制冷COP_c之和)的影响规律。研究结果表明：在额定工况下，压缩机频率从80 Hz增加到120 Hz时，系统最大制热COP_h从3.9降到3.3;当乙二醇水溶液进口温度升高、气冷器进口水温降低时，系统的制热COP_h以及系统综合能效COP都随之升高。机组同时供冷供热可明显提高系统综合能效，经济性好且节能效果显著。文中的研究成果对于屠宰、酿造等同时具有冷热需求的行业推广应用CO₂冷热联供机组具有参考价值。     

CO2跨临界热泵系统采暖工况下能效和经济对比分析

为提高CO₂跨临界热泵采暖系统的性能,提出了双级压缩双气冷器中间补气回热系统。结合其他3种CO₂热泵系统和R134a单级压缩回热系统,通过建立热力学模型,分析各因素对系统能效的影响。此外,通过构建综合考虑初始投资成本和年运行成本的经济性评价模型,结合典型年气象参数,研究不同城市中各系统在运行周期内的总投资情况。结果表明,CO₂热泵系统中,双级压缩双气冷器中间补气回热系统最优COP_h最高且可以超过R134a单级压缩回热系统,在环境温度为0℃、出水/回水温度为65℃/40℃时,理论性能系数（COP_h）可达2.58,比R134a系统高9.1%,比CO₂单级压缩系统高22.5%,且排气温度不超过现有压缩机排气温度极限,是能效最优系统。在选定样本城市中,热泵系统运行周期内的总投资成本在上海最低,而在沈阳最高,可见总投资成本受气候区域影响较大。由于CO₂压缩机成本过高,CO₂热泵系统的总投资成本高于R134a系统。随着CO₂热泵技术的提高和生产规模的扩大,当压缩机成本降低80%,CO₂双级压缩双气冷器中间补气回热系统的总投资成本将低于R134a系统。     

CO2跨临界循环特性对热泵干燥系统的影响

对CO2跨临界循环的超临界放热特性和运行规律进行了分析,根据这些特性,对其应用于干燥热泵系统进行了探讨,并对蒸发温度、过热度及气体冷却器出口温度对系统除湿率的影响做出分析。研究表明CO2跨临界循环放热段存在大的温度滑移,气体冷却器出口温度低有利于系统运行,这些特点非常适合干燥系统,而且干燥系统除湿率也受到这些特性的影响,系统存在最优运行压力和最佳的蒸发温度与气体冷却器出口温度组合。     

一种带引射器和经济器的CO2跨临界制冷系统

在蒸发温度较低的工况下,CO₂跨临界循环高低压差过大,运行效率下降。针对CO₂跨临界循环特性,提出了一种带引射器和经济器的CO₂跨临界制冷系统,通过引射器部分回收工质膨胀功减小能量损失,可增加制冷量;合理设计CO₂压缩机和中间补气孔,采用经济器进行中间补气可减少系统压缩过程的能量损失。构建了热力学模型,研究表明该系统在较低蒸发温度工况下,相比于基础CO₂跨临界制冷系统系统性能可提升40%左右,其中压缩机排气温度可降低40℃左右,有利于系统稳定运行。同时对准二级压缩过程中分段效率计算问题提出近似公式,在一定范围内相比于传统计算方式误差从5%降低至2%。     

跨临界二氧化碳热泵喷射循环实验

在跨临界CO₂热泵热水器系统中引入优化设计的喷射器,对系统进行实验研究,分析了制热系数、引射比、升压比、喷射器效率等参数随热水体积流量和出口温度及高压侧压力的变化趋势以及优化设计的喷射器对系统的影响。实验结果表明:随着热水体积流量减小或其出口温度增加,引射比将逐渐减小,而喷射器效率逐渐升高;在测试工况范围内升压比基本保持不变,系统COP_h最高将近3.5;系统高压侧的压力因优化喷射器的引入而明显降低,有利于系统的安全运行;跨临界二氧化碳热泵喷射循环系统存在一个最优运行压力,值得注意的是在最优运行压力下,热水出水温度虽未达到最高,但依旧超过55℃。系统稳定运行在最优高压侧压力下,不仅系统性能大幅度提高,而且保证了热水的出水温度。     

H2S对CO2压缩机的影响

H2S除对CO2压缩机的腐蚀有影响外，更重要的是当H2S遇到O2形成单质S时，对CO2压缩机的缸套、活塞及活塞环的磨损增加数倍，甚至数10倍。压力越高段磨损越快，特别是高压段。     

CO2跨临界喷射制冷循环计算分析

目前还很少有关于CO₂跨临界喷射式制冷循环的研究。本文对CO₂跨临界喷射制冷循环建立了热力学模型,计算了在不同的冷却压力、冷却器出口温度、加热器压力、加热器出口温度及蒸发温度下,喷射器的喷射系数、跨临界喷射制冷循环性能系数(COP)和有效性能系数(COP_m)的变化趋势。结果表明:随着冷却器压力的升高,喷射器的喷射系数减小,循环的COP 和COP_m值先增大后减小,在某个冷却压力下存在最优值;提高冷却器的出口温度,循环的COP 和COP_m值均降低;提高加热器压力、加热器出口温度及蒸发温度均能增大喷射器的喷射系数和循环的COP_m值。     

C02充注量对跨临界轿车空调系统性能的影响

试验研究了CO2充注量对跨临界轿车空调系统性能的影响．研究表明：CO2充注量对跨临界制冷系统的性能影响很大，存在一个最佳的CO2充注量，此时COP最大；CO2充注量不足，会导致制冷量和COP降低，COz充注量过多，会导致压缩机耗功大幅度上升；制冷循环随CO2充注量的不同，具有6个特征明显的工作循环．根据这些表现特征，提出了用4个参数作为判断CO2充注量是否合适的特征参数．为确定跨临界制冷系统的最佳充注量、对系统进行优化设计和高效运行控制提供了参考．     

IGCC系统减排CO2的性能比较和分析

分别对IGCC系统、IGCC燃烧前捕捉CO2系统以及CO2循环利用的纯氧燃烧系统的产气率和能耗进行了计算.结果表明,当煤种和气化条件不变时,燃烧前捕捉CO2会使IGCC系统的燃气轮机和蒸汽轮机做功量减少,热效率降低5.851％.当减排86.55％的CO2时,系统热效率为42％,有利于IGCC清洁高效运行.若采用CO2循环的纯氧燃烧技术,其系统热效率比未循环CO2的燃烧前捕捉系统低,但可以实现CO2的零排放.     

Identification of optimum inter-stage pressure for two-stage transcritical carbon dioxide refrigeration cycles

The disadvantage of high discharge temperatures associated with transcritical CO₂ refrigeration cycles can be overcome by adopting two-stage compression with inter-cooling between the stages. This also helps in improving the overall volumetric efficiency and some power saving. This paper considers the criteria of minimum work of compression, equal discharge temperatures at the exit of each stage and minimum exergy loss during inter-stage and gas cooling for identifying inter-stage pressure. It is shown that the equality of stage discharge temperatures is a more useful criterion than the saving in power or improvement in COP because multi-staging has at best a marginal (<10%) effect on the latter. The criterion of minimal exergy loss in heat rejection also yields the same inter-stage pressures as the minimum work criterion. Optimum inter-stage pressure for each condition is identified for several evaporator and gas cooler outlet temperatures and expressed in terms of the inter-stage pressure index of the product of cycle operating pressure limits.     

CO2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.     

回热器对双级压缩和复叠式压缩制冷系统影响的分析

为了研究回热器对双级压缩制冷系统和复叠式压缩制冷系统的影响,以R404A双级压缩制冷系统和R404A/R23复叠式压缩制冷系统为例,通过建立两种制冷系统的热力学模型和(火用)分析法,分析了回热器效率对压缩机排气温度、单位质量制冷量、制冷剂质量流量、系统制热能效比(COP)、系统总(火用)损、系统各部件(火用)损和系统(火用)效率的影响。结果表明,在双级压缩制冷系统中,当回热器效率ε 取0.1～0.9时,系统COP增大4.0%,系统的总(火用)损减少9.6%,而系统(火用)效率增大7.1%;在复叠式压缩制冷系统中,系统COP和系统(火用)效率随高温级回热器效率ε 增大而增大,随低温级回热器效率ε增大而减小,而系统总的(火用)损随高温级回热器效率ε 增大而减小,随低温级回热器效率ε 增大而增大。     

基于物化热效应的制冷新循环热力分析

提出一种基于物化热效应的制冷新循环,该循环利用氨基甲酸铵分解反应以及反应产物汽化的吸热效应进行制冷,利用该反应的逆反应实现放热。对不同运行工况下循环的热力性能进行了理论计算与分析,结果表明,吸、放热过程温差不宜高于40℃,中间压力、中间温度对循环热力性能影响显著,存在最佳的中间压力使循环热力性能达到最大,同时确定了该循环的最佳中间压力,且最佳中间温度为该压力下的平衡温度。与单级蒸汽压缩式制冷的理论循环相比,该循环的性能系数提高约20%,与液体汽化相变制冷循环相比,具有更高的能效。     

Performance analysis of activated carbon + HFC-134a adsorption coolers

The purpose of this paper is to present the results of performance analysis of a heat driven continuous vapor adsorption refrigerator with activated carbon as the adsorbent and 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a) as the refrigerant. A set of four adsorption cells takes on the role of the mechanical compressor in the conventional vapor compression refrigeration (VCR) system. Three specimens of activated charcoal under various packing densities were investigated. A parametric analysis was carried out with several evaporating, condensing/adsorbing and desorbing temperatures which are typical operating conditions catered to by HFC-134a. A new integrated relative performance evaluation scheme is proposed. It uses the maximum cycle uptake difference as a factor against which the coefficient of performance (COP) and exergetic efficiency are evaluated. It is shown that there is an optimal set of operating conditions wherein the exergetic efficiency is the maximum. A major part of the thermal energy input is for sensible heating of the compressor body.