CO2热泵热水器气冷器的热力性能研究

本文以CO2定压比热容最大的准临界温度为分界点,将气冷器的换热过程分为：准临界前区间、准临界区间和准临界后区间3个温度区间,CO2在100～0 ℃的放热过程,计算发现准临界区间温度的放热量占比达49.8%,基于(火积)理论的模拟结果也表明放热量主要集中在第二阶段的准临界区间内。以准临界区间的换热特性为基础,提出一种在名义工况下,最佳气冷器进气压力和温度的简单算法：发现制取65 ℃热水时,气冷器最佳进气压力为11.34 MPa,进气温度为79.96 ℃。在不同进气压力下进行实验验证,并分析气冷器中水的温度分布。结果表明：CO2和水流量均为15.0 g/s时,11.3 MPa进气压力下,在准临界温度区间内,水温从17 ℃迅速升至41 ℃,加热量占比为50.1%,出水温度为64.1 ℃,系统COP最高为3.23。     

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.     

CO2跨临界循环带膨胀压缩机系统热力学分析

膨胀压缩机是一种膨胀功回收装置，膨胀机的膨胀功全部用于提供给辅助压缩机作为输入功，以驱动压缩机完成压缩过程。膨胀压缩机在系统中可以与主压缩机串联和并联，由于布置形式不同，则压缩机的流量和压比改变，导致系统循环性能系数也发生变化。本文利用简单的压缩机模型，对CO2跨临界循环带膨胀压缩机的两种不同布置系统形式进行了分析，并在理想等熵情况和考虑压缩机和膨胀机效率情况下进行了对比，得出串联模式系统的中间压力不能达到系统最优中间压力，串联模式系统COP总是高于并联模式系统。     

跨临界CO2汽车空调内部换热器研究

在跨临界CO2汽车空调系统中,内部换热器是主要的传热部件。本文提出螺旋肋片套管式内部换热器这一设想;并对其换热特性进行数值模拟分析,与光滑套管式换热器及直肋片套管式换热器的换热性能相比,螺旋肋片套管式内部换热器的换热效率分别提高44.18%和16.4%;最后对所提出的内部换热器的结构强度进行计算分析。     

跨临界CO2滑片膨胀机的研究与开发

从结构设计到样机加工阐述一种滑片膨胀机的设计开发过程，并对开发的滑片膨胀机中摩擦、泄漏、膨胀功回收及轴封设计等几个重要的问题进行讨论。     

CO2跨临界循环的理论分析与研究

对自然工质CO2的热力性质、循环特性进行分析研究，以求进一步完善R744循环，以替代CFCs和HCFCs制冷工质。     

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。     

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.     

CO2制冷剂及其跨临界循环系统的开发与研究

从CO2制冷剂的研究背景出发,通过对其作为制冷剂的历史回顾,主要介绍了CO2制冷剂再开发的目的、特点以及应用和研究方向;对国内在该领域的开发与研究进行了归纳和总结,指出了CO2跨临界循环系统今后的研究和发展方向.     

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。     

翅片管式CO2气体冷却器模拟与优化

为了研究CO2在翅片管式气体冷却器内的流动特性,建立了稳态分布参数模型,并进行了实验验证。结果表明:CO2侧换热系数受入口压力和质量流量的影响较大,但入口温度对其影响很小。换热量随着入口压力的变化有一个最大值;且随着流量的增大,最大换热量所对应的入口压力值逐渐增大。压降和换热量均随入口温度的增加而线性增加。适当增加管程数,采用较小管径的气冷器性能更高。     

跨临界CO_2热泵气体冷却器对系统性能及最优排气压力的影响

为了研究气体冷却器换热面积及其内部制冷剂质量流速对跨临界CO2热泵热水器系统性能及其最优排气压力的影响,本文建立了变换热面积和变质量流速的气体冷却器数学模型,通过理论计算得出,在一定范围内,当CO2质量流速不变时,增加气体冷却器的换热面积可以提高系统制热量及制热能效比;但由于压降的影响,增加气体冷却器内CO2质量流速而换热面积不变时,系统的性能系数会先上升后降低。同时,气体冷却器换热面积的增加会使系统的最优排气压力降低,气体冷却器内CO2质量流速的升高会使系统的最优排气压力升高,因此在跨临界CO2热泵设计中,确定气体冷却器换热面积及质量流速对系统获得较高的COP并维持最优排气压力有着重要意义。     

水冷套管式CO_2气冷器的设计及实验研究

本文设计了一台CO_2套管式气冷器并对其进行了换热特性的实验研究。该气冷器采用逆流三重套管,CO_2在内管流动,冷却水在内外管间流动。实验研究了不同CO_2质量流量、入口压力和冷却水温度对传热系数、换热量和换热器效能系数的影响。实验结果表明,随着CO_2质量流量的增加,传热系数和换热量均呈先增后减的趋势,换热器效能系数逐渐减小;CO_2质量流量不变时,传热系数、换热量和换热器效能系数均随气冷器CO_2入口压力的升高而逐渐增大;随着冷却水温度的升高,传热系数、换热量和换热器效能系数均逐渐减小。     

润滑油对CO_2气体冷却器性能的影响

本文对含有PAG润滑油的CO2气体冷却器建立了理论模型,通过人工神经网络对含油的CO2对流换热系数进行预测,通过与实验结果进行比较,验证了模型的准确性。进一步分析和计算结果表明:气冷器的热效率随管道的长度的增加而增大,但增幅逐渐放缓。对于实际使用的气冷器,考虑设备运行的经济性,应合理设计气冷器的长度。对于小管径的气冷器(Dh≤2mm),少量的润滑油(ω≈1%)即会明显削弱气冷器的传热系数与热效率;但对于大管径的气冷器(Dh≥4 mm),少量的润滑油对气冷器的影响不明显。在实际小管径气冷器运行过程中,要尽量降低进入气冷器中的润滑油含量,以保证气冷器较高的换热性能。气冷器的热效率随CO2侧压力的增加而增大,但增幅逐渐变缓。CO2侧压力越接近临界压力,由于润滑油的存在导致气冷器热效率降低的幅度越大,并且气冷器的管径越小,降低幅度越明显。     

CO2热泵系统气冷器的热力学性能分析

针对CO₂热泵系统螺旋套管式气冷器,基于MATLAB建立了仿真模型,采用单因素分析方法,研究进水温度、CO₂压力和质量流量对气冷器换热量、■耗散、■损失、■效率以及出水温度的影响。经实验验证,在进水温度为24.5～35.0℃、CO₂压力为8.4～10.7 MPa、CO₂质量流量为0.032 6～0.047 6 kg/s工况下,气冷器模型制热量与实验数据相比总体误差在±10%以内。模拟结果表明：相比进水温度和CO₂质量流量,CO₂压力对气冷器性能的影响更为显著,且存在最优压力。在进水温度为20℃、CO₂进口温度为90℃工况下,当CO₂压力为10 MPa时气冷器■效率最高,当CO₂压力为11 MPa时气冷器换热量最大;当进水温度低于20℃时,CO₂压力为10.5 MPa时出水温度最高。     

跨临界CO2汽车空调微通道气体冷却器的设计开发

基于平均温差法,调用REFPROP7.0确定超临界CO2剧烈变化的热物性,采用迭代方法对紧凑式微通道气体冷却器进行设计.选用近期发表的两个超临界CO2管内换热计算关联式进行设计计算,结果表明二者对气体冷却器的设计影响不大;CO2侧压降计算表明压降很小.文章阐述了有关试制工艺.     

二氧化碳套管式气体冷却器换热性能的实验研究

总结了不同形式CO2气体冷却器的国内外研究现状,对直管、矩形螺旋和圆形螺旋三种套管式气体冷却器性能进行模拟,提出用单位压降换热量来评价超临界条件下气体冷却器的性能,根据模拟结果设计了一套矩形螺旋套管式气体冷却器,实验研究了气体冷却器的CO2入口压力、进水流量和进水温度对气体冷却器传热系数、换热量、COP以及换热器效能等性能的影响。结果表明：当气体冷却器CO2进口压力为8 MPa,进水流量在1.56 kg/min和进水温度在9 ℃时气体冷却器性能较优,系统COP最大可达2.85。研究结果为CO2热泵热水器中的实际应用提供参考。     

跨临界CO2引射制冷系统控制性能研究

本文建立了两种控制器（单通道最优控制器（SCOC）和多变量线性二次高斯控制器（LQG））以改善跨临界CO2引射制冷系统的运行效率。首先建立了SCOC,通过在线调节喷嘴喉部面积,搜索系统最优的气冷器压力;其次针对SCOC作用下制冷量不可控的缺点,设计了LQG以实现系统制冷量可调。将两种控制器分别应用于实验系统中,结果表明：SCOC能够驱使系统不断接近给系统的最优气冷器压力,给定工况下获得最大制热系数COPh为3.15,但导致系统制冷量的不可控。在LQG的作用下,气冷器压力、系统制冷量得到独立控制,显示了很好的参数跟随性,然而LQG无法保证系统的稳态运行效率。研究指出两种控制器各有优缺点,若实现满足系统负荷需求的同时保持系统最高的运行效率,需要设计结合两种算法特点的新型控制器。     

CO_2冷风机性能测试实验研究

本文搭建了测试CO_2冷风机性能的实验台,在直接膨胀供液系统和泵供液系统下,通过改变传热温差、库温、循环倍率、迎面风速等参数来研究CO_2冷风机的性能。结果表明:在直接膨胀供液系统中,随着蒸发温度的降低,传热系数和制冷量均呈减小的趋势,蒸发温度从-22℃降低到-47℃时,传热系数从20.2 W/(m2·K)降低到16.6 W/(m2·K),制冷量从7.5 k W降低到6 k W;在泵供液系统中,随着循环倍率的增加,传热系数呈现先增大,达到最大值后缓慢减小的趋势,当循环倍率为3时,传热系数达到最大值,以库温为-20℃时为例,当循环倍率从1增大到3,传热系数增大约13.2%,循环倍率继续增大时,传热系数开始下降,增大到5时,换热系数下降至2%左右。当迎面风速从2.2 m/s变化至2.5 m/s时,传热系数仅增加了2.12%;但迎面风速从2.5m/s变化至3.2 m/s时,增幅为11.4%;当迎面风速从3.2 m/s变化至3.5 m/s时,传热系数增长幅度又变缓,仅增加了0.88%。