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。     

膨胀机与喷射器跨临界二氧化碳循环比较研究

减少跨临界二氧化碳热泵循环高压截流损失的方案主要有膨胀机和喷射器两种。建立了跨临界二氧化碳节流阀循环模型、膨胀机循环模型和喷射器循环模型。研究了在典型的家用热泵热水器工况下采用不同循环时,气体冷却器工质进出口温度对循环性能和高压侧压力的影响。研究结果表明,气体冷却器工质出口温度低于40℃时,膨胀机循环效率高于喷射器循环;气体冷却器工质出口温度高于40℃时,膨胀机循环效率低于喷射器循环;膨胀机循环与截流阀循环的高压侧压力相同,低于喷射器循环。     

跨临界CO2热泵热水系统试验研究

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,1）跨临界CO2热泵循环在高温热泵领域可得到高于常规热泵系统的制热系数;2）降低气体冷却器出口温度,提高蒸发温度,选择最佳的高压侧压力可有效提高系统的制热系数。最后根据试验结果为今后CO2热泵流程设计提出一些建议。     

两级节流中间完全冷却CO2跨临界双级压缩制冷循环特性研究

CO2是零ODP、低GWP的天然制冷剂,在冷库制冷系统中应用前景广阔。本文针对用于低温冷库的两级节流中间完全冷却CO2跨临界双级压缩制冷循环（DTCC循环）建立数学模型,通过计算不同工况,分析蒸发温度、压缩机等熵效率、气冷器出口温度、排气压力以及回热循环方式对DTCC循环制冷系数的影响规律;给出DTCC循环的最优排气压力和最佳中间压力的计算式。研究表明：在蒸发温度-30~10 ℃、气冷器出口温度30~45 ℃范围内,DTCC循环的最优排气压力约比相同工况下的单级跨临界制冷循环的最优排气压力低0.3 MPa;低压级排气采用预冷气冷器、在高压级气冷器出口设置回热器均可有效改善DTCC循环的制冷系数。     

闭式跨临界CO2热泵烘干系统最优工况研究

目的 对跨临界CO2热泵驱动的闭式干燥系统展开理论研究,得到CO2闭式热泵中最优工况的计算方法和原理。方法 通过建立CO2循环与空气循环热力学耦合的数学模型,计算干燥循环中空气的温度、焓值、相对湿度、含湿量,以及跨临界CO2热泵系统中工质的温度、压力、焓值等参数。通过调整冷凝干燥后空气温度,以热泵烘干系统的COP为评价依据,探究空气循环与CO2热泵循环的耦合机理。结果 获得了CO2循环系统最优排气压力随闭式空气循环系统在不同工况下的变化规律,并基于所建立的计算程序,获得了典型工艺参数下的热泵系统的热力学参数,为关键设备(风机、换热器、压缩机等)选型及系统控制方法提供了理论依据。结论 研究表明,在CO2热泵冷却器出口状态为临界状态时,系统的COP达到最优。     

单级跨临界二氧化碳带膨胀机循环与四种双级循环的热力学分析

本文对制冷工况下,单级跨临界二氧化碳(CO_2)带膨胀机循环、跨临界CO_2双级压缩无回热器循环、跨临界CO_2双级压缩加回热器循环、跨临界CO_2双级压缩一级节流无回热器循环和跨临界CO_2双级压缩一级节流加回热器循环五种循环的性能进行了分析比较。结果表明:当膨胀机的效率为60%时,在所规定的蒸发温度范围内(-10~20℃),单级跨临界CO_2带膨胀机循环的性能要高于其它四种双级压缩循环。当蒸发温度为5℃时,只要膨胀机的效率大于32%,单级压缩膨胀机循环的性能就高于其它四种双级压缩循环。对于四种双级压缩循环,前两种循环适用于中高温制冷,且回热循环性能较好;后两种带中间冷却器的循环适宜于中低温制冷,增加回热器后性能反而下降。     

N_2O跨临界双级压缩带膨胀机制冷循环

将天然工质N_2O用于跨临界循环,建立了相应的理论模型,比较了CO_2和N_2O用于跨临界两级压缩膨胀制冷循环的性能.结果表明:N_2O用于跨临界两级蒸气压缩膨胀制冷循环中的综合性能要优于CO_2.在所选定的工况范围内,N_2O系统的C_(cop)值(性能系数)比CO_2最多提高9.6%,当气冷器出口温度越低、蒸发温度越高时,N_2O系统的C_(cop)值增加越明显;N_2O系统的最优高压压力远低于CO_2,在气体冷却器出口温度为40 ℃时,最优高压侧排气压力最多降低了16.2%;N_2O系统在排气温度、单位质量制冷量方面也较CO_2具有优势.最后提出通过降低气体冷却器出口温度来提高跨临界带膨胀机制冷循环性能和降低最优高压侧排气压力的观点.     

CO_2应用于我国工商制冷行业的适用性研究

CO_2是我国工商制冷行业HCFCs淘汰管理计划中明确的替代品之一,本文从技术标准、性能测试、替代成本、市场前景等方面对天然制冷剂CO_2应用于工商制冷行业的适用性进行分析,结果表明:国内外相关标准认为CO_2理论上可以适用于所有类型的制冷系统应用,但在充注量方面需规避泄漏窒息的风险;CO_2热泵热水器在超低温工况和GB/T 21362—2008名义工况下的COP比R410A热泵热水器分别高7.9%和10.7%,CO_2冷风机蒸发器比传统产品在性能上具有一定的优势;CO_2热泵系统替代R22系统的成本会增加1~2倍,CO_2冷冻冷藏系统替代R22系统的成本会增加20%~30%;CO_2在工商制冷行业的热泵热水机和冷冻冷藏设备领域具有较好的应用潜力,但还需在制冷循环效率提升、高效部件开发、高压运行安全性保障等方面开展深入的工作。     

跨临界CO2蒸气压缩式制冷与热泵技术综述

CO2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,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...     

跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究

对跨临界CO2两相流引射制冷系统性能进行了实验,分析了工况及引射器几何参数对系统性能的影响,结果表明:在实验工况范围内,跨临界CO2两相流引射制冷系统制冷量和COP随气体冷却器压力的升高而升高,随气体冷却器出口温度的升高而降低。对于使用不同喉部直径喷嘴的系统,在相同工况下,引射器喷嘴喉部直径较大的系统的性能较好。对于使用不同直径混合室的系统,随着气体冷却器压力的升高,使用小直径混合室的系统COP变化较大;当气体冷却器压力较低时,使用大直径混合室的系统COP较高,而当气体冷却器压力较高时,使用小混合室直径的系统性能较好。在相同工况下,与传统跨临界CO2循环进行比较,两相流引射制冷循环系统COP最大可提高14%。     

跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究

对跨临界CO2两相流引射制冷系统性能进行了实验,分析了工况及引射器几何参数对系统性能的影响,结果表明:在实验工况范围内,跨临界CO2两相流引射制冷系统制冷量和COP随气体冷却器压力的升高而升高,随气体冷却器出口温度的升高而降低.对于使用不同喉部直径喷嘴的系统,在相同工况下,引射器喷嘴喉部直径较大的系统的性能较好.对于使用不同直径混合室的系统,随着气体冷却器压力的升高,使用小直径混合室的系统COP变化较大;当气体冷却器压力较低时,使用大直径混合室的系统COP较高,而当气体冷却器压力较高时,使用小混合室直径的系统性能较好.在相同工况下,与传统跨临界CO2循环进行比较,两相流引射制冷循环系统COP最大可提高14%.     

利用生活废水余热的CO_2热泵系统

为了充分利用生活废水的余热,提出利用生活废水余热作为低温热源的CO2热泵系统,并分析生活废水温度、蒸发温度、气体冷却器出口温度、气体冷却器出口压力、吸气过热度、制取热水温度等参数对CO2跨临界循环热泵系统性能的影响,得出提高蒸发温度、降低气体冷却器出口温度、适当增加过热度会使系统的COP增大,且在生活废水温度为20℃,制取热水温度为60℃,蒸发温度为15℃的工况下,存在最优的气体冷却器出口压力(9.8 MPa),获得最大性能系数(5.5)。CO2热泵的能耗比空气源热泵、电加热器、燃气锅炉、燃油锅炉分别节约38.2%,80.7%,84.8%和82.7%,CO2热泵的年运行费用较低,空气源热泵、电加热器、燃气锅炉和燃油锅炉分别是其1.6倍、5.1倍、2.9倍和5.5倍。     

机械过冷CO_2跨临界制冷循环性能理论分析

采用蒸气压缩制冷循环(辅助循环)对CO_2跨临界制冷循环气体冷却器出口的CO_2流体进行冷却,可减小节流不可逆损失,提高循环性能。本文对机械过冷CO_2跨临界制冷循环进行热力学循环分析,结果表明:当在最优排气压力和最优过冷度两个参数条件下,循环存在最大COP。环境温度越高、蒸发温度越低,采用机械过冷方法使循环性能提升越显著,相对传统CO_2制冷循环,通过辅助循环可显著提高循环COP,降低CO_2排气压力和温度。相对CO_2压缩机,辅助循环压缩机的功耗较少。分析了辅助循环中采用11种不同制冷剂的性能,可得除R41外,其它10种工质对循环整体COP的提升程度差异不明显。综上所述,机械过冷CO_2跨临界制冷循环更适用于环境温度较高、蒸发温度较低的场合。     

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。     

新型CO2超音速两相膨胀制冷循环的理论研究

本文提出了以Laval喷管为核心部件的超音速两相膨胀机的概念,构建了以天然制冷剂CO2为工质的超音速两相膨胀制冷循环模型并对其进行理想循环热力学分析和模拟计算研究。结果表明：超音速两相膨胀机入口压力、入口温度和旋流分离段出口压力均对系统制冷性能有影响;在空调温区工况,CO2超音速两相膨胀制冷循环COP为6.69,是现有制冷性能相对最优的CO2跨临界制冷循环COP的1.63倍,且大幅降低系统压力;气液分离时液相速度损失对系统制冷性能有影响,系统COP由9.56减至6.01,相对卡诺效率由0.95减至0.60,但仍然保持在较高水平。通过初步的热力学分析和模拟计算研究表明,新型CO2超音速两相膨胀制冷循环具有较好的原理可行性和发展前景。     

CO2跨临界双级压缩带膨胀机制冷循环研究

摘要针对CO2制冷能效低的特点,本文建立了双级压缩带膨胀机CO2跨临界制冷循环热力学模型,在考虑实际循环中不可逆损失因素影响在基础上,对循环进行了性能系数、热力学完善度和单位制冷量炯损失等指标进行了分析计算,并与双级压缩节流膨胀CO2跨临界制冷回热循环和R22简单制冷循环进行了比较。     

CO_2跨临界制冷循环气体冷却器研究现状

由于臭氧层的破坏和温室效应的加剧,HFCs和HCFCs制冷剂将逐步被替代。零ODP,低GWP的CO2是非常理想的替代制冷剂,CO2跨临界制冷循环以优异的热力学性能在汽车空调领域、民用住宅领域都有应用。在CO2跨临界循环系统中气体冷却器起着重要作用,对整个系统的能效有着显著的影响。本文总结近十年来CO2跨临界制冷循环气体冷却器在结构设计、计算模拟方面的研究进展。紧凑、高效、廉价以及更精确的模拟计算方法是气体冷却器未来的研究方向。     

机械过冷跨临界CO_2热泵供暖系统性能分析

采用辅助的蒸气压缩循环进行过冷,可改善传统跨临界CO_2热泵系统用于冬季供暖性能。本文通过构建机械过冷跨临界CO_2热泵系统的热力模型,分析了机械过冷跨临界CO_2热泵系统供暖工况下的运行特性,结果表明:机械过冷CO_2热泵系统存在最大COP,对应最优排气压力和过冷度,标准工况下比常规CO_2系统能效提高15.9%。该系统可有效解决常规CO_2热泵回水温度过高导致COP迅速衰减的问题,当回水温度由40℃升至50℃时,常规系统COP下降16.9%,而机械过冷热泵系统COP仅下降8.4%。通过改进可有效降低CO_2压缩机的排气压力和温度,且供水温度越低排气压力降低效果越显著。机械过冷循环工质的选取会影响系统整体性能,选取的11种过冷循环工质中能效最高的为R717,最低的为R1234yf。在低环境温度工况下性能的提升更加明显,通过配置小型常规工质蒸气压缩循环即可实现CO_2热泵系统性能显著改进,经济性优势明显。     

应用于展示柜的CO_2蒸气压缩式制冷系统循环的分析

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。本文介绍理论的跨临界CO2蒸气压缩式制冷循环,对实验室现有CO2跨临界制冷系统进行一系列研究,并与常用制冷剂的循环进行对比,认为CO2制冷循环取代传统制冷循环应用于展示柜可大大提高制冷效率。     

低温冷库制冷领域使用CO2作为制冷剂的应用概述

对天然制冷工质CO2(R744)应用于低温大容量制冷工况下的循环形式进行了叙述,在给定工况下进行了循环性能计算,并与传统工质进行了比较.指出CO2跨临界循环与传统制冷剂循环相比有明显优势,适合应用于低温冷库工况.