高效可再生式能源利用——CO2热泵技术展望

着重论述使用CO2天然性流体作为工质的热泵技术的发展,这种CO2热泵可以利用大气、江河中的能量,并将其能量的品质提高,为用户所用。改进CO2跨临界循环系统的循环方式,优化系统设计是CO2跨临界循环推广应用的关键。文中提到几种循环方式,有的已被广泛应用,有的循环方式还处在理论和实验研究中,这些都代表着CO2跨临界循环热泵技术未来的发展方向,随着技术的进步,CO2跨临界循环系统的循环方式会得到不断地改进和完善。     

CO2循环的特点及其在热泵热水器中的应用

CO2作为热泵热水器工质在跨临界状态下循环,在气体冷却器中产生温度滑移,因此适合水的加热。在分析了CO2跨临界循环特点的基础上指出,CO2可与传统的制冷剂及其替代物相竞争,具有较高的制热效率。     

CO2循环的特点及其在热泵热水器中的应用

CO2作为热泵热水器工质在跨临界状态下循环,在气体冷却器中产生温度滑移,因此适合水的加热.在分析了CO2跨临界循环特点的基础上指出,CO2可与传统的制冷剂及其替代物相竞争,具有较高的制热效率.     

集成管箱型管壳式换热器的设计分析

空调热泵系统中所用的CO2跨临界循环管壳式换热器，管侧流动的是CO2工质，换热管的内侧压力相对较高，高压大约为10MPa；壳侧流动的是水，基本是常压。采用高温高压换热器需要按照压力容器设计标准，会使整个换热器设备较为笨重，并会造成系统设备成本提高。针对CO2跨临界循环的特定要求，设计出了耐高压防泄漏的集成管箱型换热器，在确保安全性的同时，使系统结构紧凑，技术难度降低，从而使成本得到有效控制，可以促使CO2跨临界循环更快的走向实际应用。文中还对换热器管路的安全性进行了分析，并给出了准确度较高的可用关联式来计算CO2流体在气体冷却器和蒸发器管内的换热系数。     

CO2跨临界循环膨胀压缩机的研究综述

CO2是最有潜力的自然工质之一。综述了国内、外CO2膨胀压缩机的研究现状，在分析现有膨胀压缩机的技术特点的基础上，指出机械强度、摩擦和泄漏，润滑油的选择及其动态特性是CO2膨胀压缩机研究中存在的关键问题。在CO2膨胀压缩机的研究中，应该充分考虑CO2跨临界循环膨胀做功的特点，尽量减少其摩擦、泄漏及余隙容积损失，设计更为合理的进出口控制，促使CO2膨胀机的效率得到进一步提高。     

CO2-NH3压缩/喷射复叠循环理论研究

为利用CO2跨临界循环气体冷却器放热段较大的温度滑移,减小节流部分的膨胀功损失,提高系统性能,可在制冷系统中利用CO2跨临界循环与NH3喷射循环复合实现压缩／喷射复叠式系统。在对系统进行热力学分析的基础上,建立了相应的模型。计算结果表明：NH3循环喷射器引射流体温度和出口的冷凝温度对引射系数影响很大,在较高引射流体温度和较低冷凝温度下,CO2跨临界压缩／喷射制冷循环可以得到较高的循环性能。在较低CO2跨临界循环蒸发温度和压缩机效率时,此循环相对基本循环有明显优势。降低发生器温差也是提高循环性能的途径之一。     

CO_2跨临界双级压缩带低压膨胀机制冷循环性能分析

通过建立模型分析比较了CO2跨临界双级压缩带节流阀与带低压膨胀机制冷循环的性能.结果表明:双级压缩CO2跨临界带节流阀与带低压膨胀机制冷循环的最佳中间压力并不是高低压的几何平均值;在一定的气体冷却器出口温度下,双级压缩CO2跨临界带低压膨胀机制冷循环有一个最佳高压侧排气压力,与带节流阀循环相比,其最大COP可提高20%,但当高压侧压力低于最佳值时,低压膨胀机对系统COP的影响随着高压侧压力的减小而逐渐变得不明显;在双级压缩CO2跨临界带低压膨胀机制冷系统优化设计中,中间冷却应采用完全冷却型式.     

跨临界CO2循环中回热器研究进展概述

由于臭氧层破坏和全球变暖等原因,CO_2作为新型制冷工质在跨临界CO_2循环中被广泛推广和应用。在循环中加入回热器可大幅度提升系统性能,本文针对跨临界CO_2循环中的回热器应用,从带回热器的跨临界CO_2系统性能、回热器结构、回热器在系统循环中的位置、回热器效率以及回热器入口制冷剂温度等几个方面对系统性能的具体影响进行深入探讨,介绍了国内外研究进展,对回热器的应用加以分析和展望。     

CO2跨临界循环水源热泵的封闭式摆动转子膨胀机

二氧化碳作为具有环保潜质的自然工质,在最近10年越来越受到人们的关注.然而不足的是,二氧化碳的跨临界循环还存在效率低的问题.为了降低由于超临界节流造成的不可逆损失,采用膨胀机代替节流阀,并回收膨胀功,以提高系统的循环效率.开发了二氧化碳跨临界循环水源热泵摆动膨胀机,并进行结构对比和强度分析.对二氧化碳跨临界循环水源热泵系统进行试验测试,分析表明摆动转子膨胀机结构适合在高压下工作,在试验测试条件下,膨胀机的效率可以达到44%.     

CO2空调热泵机组管路的安全性分析

CO2是制冷空调业中最有潜力的自然工质之一.从内压变化、管路壁厚和管径之间的关系出发,通过分析不同种类材料性能对CO2跨临界热泵系统管路系统可靠性的影响,发现管路系统的可靠性与管径的大小成反比,与管壁厚度和材料的许用应力成正比,找出了高压下系统运行可靠度的变化规律及提高可靠度的措施.     

直流变频跨临界CO2热泵热水器的性能试验研究

在应对全球变暖,高效环保工质的替代研究中,跨临界CO2循环得到了重视.本文搭建了直流变频空气源CO2热泵热水系统实验装置;在最佳充注量0.880kg工况下,分别通过改变压缩机频率、电子膨胀阀开度、水流量来研究了该机组的性能.结果表明:该机组能产生65℃以上高温热水;其相应高压压力达9.5MPa以上,机组处于跨临界运行.在合理匹配压缩机频率、气冷器进水流量和电子膨胀阀开度等参数的基础上,可使机组高效运行,实现节能减排的目标.     

CO2跨临界循环热力学对比分析

对带回热器和带膨胀机的CO2跨临界循环过程应用热力学进行了对比分析。结果表明，带回热器的CO2跨临界循环过程虽然也能够在一定程度上提高系统效率，但只要膨胀机的效率达到一定值，带膨胀机循环的系统性能将优于带回热器循环的系统性能。     

CO2空调热泵机组管路的安全性分析

CO2是制冷空调业中最有潜力的自然工质之一。从内压变化、管路壁厚和管径之间的关系出发。通过分析不同种类材料性能对CO2跨临界热泵系统管路系统可靠性的影响，发现管路系统的可靠性与管径的大小成反比。与管壁厚度和材料的许用应力成正比。找出了高压下系统运行可靠度的变化规律及提高可靠度的措施。     

制冷空调用CO2摆动活塞膨胀压缩机的设计与参数计算

CO2是制冷空调业中最有潜力的自然工质之一.为减小CO2跨临界循环系统节流部分的膨胀功损失,应该采用膨胀压缩机代替节流阀回收部分膨胀功并直接用于压缩工质,从而克服其系统运行效率较低的缺点.在综述国内、外CO2膨胀压缩机的研究现状,分析现有膨胀压缩机的技术特点的基础上,设计了膨胀腔活塞与压缩腔活塞同轴联接的摆动活塞式膨胀压缩机,并根据某一设计工况进行了具体的参数计算,对所得到的计算结果进行了一定的可行性分析.     

CO2跨临界循环与传统制冷循环的性能比较

为了对比CO_2与常规工质在单级压缩制冷循环中的性能,运用当量温度法理论对两者进行了分析。分别比较了当量蒸发温度为0℃或当量冷凝温度为40℃时,CO_2与常规工质在单级压缩制冷循环中的COP和制冷量、制热量随当量冷凝温度和当量蒸发温度的变化情况;计算了不同吸气过热度下回热循环与基本循环的制冷系数的比值。结果显示,基本的单级CO_2跨临界循环的性能和制冷量、制热量低于常规制冷循环;在添加回热器后,CO_2跨临界循环系统的性能得到了很大的提高。     

制冷空调用CO2摆动活塞膨胀压缩机的设计与参数计算

CO2是制冷空调业中最有潜力的自然工质之一。为减小CO2跨临界循环系统节流部分的膨胀功损失，应该采用膨胀压缩机代替节流阀回收部分膨胀功并直接用于压缩工质，从而克服其系统运行效率较低的缺点。在综述国内、外CO2膨胀压缩机的研究现状，分析现有膨胀压缩机的技术特点的基础上，设计了膨胀腔活塞与压缩腔活塞同轴联接的摆动活塞式膨胀压缩机，并根据某一设计工况进行了具体的参数计算，对所得到的计算结果进行了一定的可行性分析。     

改进二氧化碳制冷循环性能的理论分析

对天然工质二氧化碳（Ｒ７４４）制冷循环的基本形式进行了分析计算。过冷或回热可以大幅度地改善亚临界循环跨临界循环的性能系数，其理论循环的ＣＯＰ增加速度远远超过其它工质。指出增加过冷度和回热度是二氧化碳制冷投入实践运行的重要手段。     

房间空调与供热水耦合的CO2跨临界循环系统

房间空调与供热水耦合的CO2跨临界循环系统，充分利用CO2作为自然工质的独特性能，利用气体冷却器放出的热量提供所需生活热水。该系统结构紧凑，而且能够满足制冷、制冷 热水、热水、制热、制热 热水五种工况需求：通过对其进行技术可行性、全年能耗和综合性能系数进行分析，结果表明房间空调 热水的CO2耦合系统在能源利用、环境安全和经济运行等方面都具有优势和潜力。     

二氧化碳热泵干燥系统的研究

从CO2跨临界循环的热力学特性分析入手,给出CO2热泵干燥系统的两种形式,并对系统进行评价和分析。结果表明,CO2跨临界循环能够实现与干燥介质(空气)良好的温度匹配,热泵循环的COP达5.1~5.7,系统的单位除湿率SMER达2.86~3.20kg/(kW.h)。CO2热泵干燥系统的火用损失主要发生在压缩、除湿、空气加热和节流的过程中,减少干燥过程中的火用损失,应主要从这几方面进行优化。     

带膨胀机的CO2空调系统循环的研究

设计并比较了3种具有可行性的CO2跨临界循环.计算结果表明,当膨胀机效率大于19%时带膨胀机的两级压缩循环较双级节流循环的要好,膨胀机效率大于45%时,带膨胀机的单级压缩循环COP比双级节流循环要高.另外,通过引入当量温度分析法,将带膨胀的CO2跨临界循环与R134a循环进行了对比.结论是CO2双级带膨胀机循环的稳定性好,当量冷凝温度较大时单级带膨胀机循环性能高于R134a循环,当量冷凝温度较低时,R134a循环性能与双级带膨胀机循环不相上下.