蒸汽压缩/喷射制冷系统喷射器设计及节能分析

蒸汽压缩/喷射制冷系统是一种有效的节能系统,可以减少节流膨胀损失,降低压缩机压力比,提高制冷系统效率。选择5种计算工况对蒸汽压缩/喷射制冷系统进行计算,研究喷射器结构与蒸发温度和冷凝温度的变化规律,并与普通蒸汽压缩系统对比,从制冷量、压缩机耗功、性能系数三个角度分析新系统的节能效果。计算结果表明蒸汽压缩/喷射制冷系统在低温工况条件下节能效果最优,制冷量最大可提高29%,压缩机耗功最大可降低65%,COP值最大可提高63%。     

3种跨临界二氧化碳热泵热水器系统的实验研究

研制了跨临界二氧化碳热泵热水器实验台,在一定蒸发温度下,分别对常规系统、带回热器系统及带喷射器和回热器系统这3种跨临界二氧化碳热泵热水器系统在制取不同温度热水时的性能进行了实验研究,分析了制热系数、制热量、压缩机耗功量、压缩机压比等参数随热水出水温度的变化趋势,并分析了回热器、喷射器的工作性能,实验结果表明:和常规系统相比,引入回热器后系统制热系数可以提高约10％,引入喷射器和回热器后系统制热系数可以提高约20％.     

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。     

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。     

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。     

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。     

超市用跨临界CO_2增压制冷系统的热力学模拟

建立跨临界CO_2增压制冷系统的热力学模型,并利用Matlab软件进行模拟,结果表明:当环境温度在25～40℃范围内时,在每个环境温度下均存在最优的中温级排气压力使得系统COP达到最大值;当中温级排气压力在7.5～15 MPa范围内时,随着环境温度由25℃提高至40℃,系统COP下降22.97%～93.63%,存在系统COP剧烈下降的环境温度区间;当中温级排气压力在7.5～15 MPa范围内时,通过调整中间压力可以使系统COP提升1.61%～58.63%。     

跨临界CO2双节流阀热泵系统的实验研究

介绍了一种带有双节流阀和平衡储液器控制装置的跨临界CO2热泵系统实验台,针对系统相对功率影响指数和相对制冷系数影响指数进行量化分析,论证了回热器对跨临界CO2热泵系统性能的影响。结果表明:在高压侧压力为10MPa以上,蒸发温度在0℃以下时,带回热器的系统功率相对较低。而蒸发温度在5℃以上,无回热器的系统性能系数将提高3%至5%。这种新的带有双节流阀和平衡储液器控制装置可有效平衡系统高、低侧压力波动对性能的影响。研究结果为跨临界CO2热泵的开发提供了实验依据。     

CO2多联引射器双温制冷系统性能的实验研究

实验研究了CO₂多联引射器双温制冷系统性能,与CO₂传统增压双温制冷系统性能进行了比较,并探讨了并行压缩机的使用对CO₂多联引射器双温制冷系统性能的影响。实验结果表明,在实验工况范围内,对于不同的质量流量比,CO₂多联引射器双温制冷系统的制冷量和COP均要高于CO₂传统增压双温制冷系统,总制冷量和COP最高分别提升了约13.4%及23.8%;在CO₂多联引射器双温制冷系统中使用并行压缩机降低了多联引射器的引射比,但提高了其系统总制冷量和COP,对于不同的气冷器出口温度工况,总制冷量最高提高了约3.4%,而系统COP最高提高了约6.9%。使用多联引射器代替膨胀阀及使用并行压缩机均显著提升CO₂双温制冷系统性能。     

商超跨临界CO_2增压制冷系统及技术应用现状

随着制冷剂替代工作的推进,环保性优良的CO_2制冷在商超领域的应用逐渐形成了趋势。针对商超应用,新型的跨临界CO_2增压制冷系统出现在了市场中。本文对其流程和可能的改进措施进行了介绍。同时,通过热力学分析,证明了跨临界CO_2增压系统的优越性,其COP较传统的跨临界CO_2系统可以提高10%以上。本文还详细介绍了跨临界CO_2制冷技术如今在全球范围内商超的应用现状,总体增长迅猛,主要集中在欧洲和日本。     

回热器对单级蒸气压缩式制冷系统性能的影响

结合当前最新制冷剂替代政策,以单级蒸气压缩式制冷系统为研究对象,对自然工质(R744、R717、R290、R1270、R600a)、HFCs类过渡工质(R410A、R404A、R32、R152a、R161、R134a)和新型烯烃类制冷剂HFOs(R1234yf、R1234ze)经回热器后对制冷系统性能的影响进行分析。结果显示:回热器对系统COP的提升效果与制冷剂物性、运行工况和回热器效率有关;R717和R32在使用回热器后系统COP降低,当回热器效率为80%时,与回热器效率为30%相比系统COP分别降低了3.90%和2.27%;R161、R152a和R410A受回热器的影响很小;对于其他制冷剂,在使用回热器后,系统COP随蒸发温度和回热器效率的升高均有一定幅度提升,其中R1234yf、R1234ze、R600a和R404A变化最大。当回热器效率为80%的时,与回热器效率为30%相比系统COP分别升高了5.99%、3.94%、4.41%和5.05%。分析结果与相关评估标准较为接近,为现阶段带回热器的蒸气压缩式制冷系统制冷剂的选择提供参考。     

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.     

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%.     

CO_2汽车空调系统排气压力优化研究

CO_2是一种环保制冷剂,也是未来汽车空调制冷剂的可行方案之一。经过研究发现,带回热器的跨临界CO_2汽车空调系统在制冷运行时,系统存在最优的排气压力,在此排气压力下,系统具有相同工况条件下的最优能效比COP。本文通过分析和计算,进一步确定了系统的最优压力和气冷器出口的温度线性相关。而气冷器的出口温度受制于环境温度,所以系统的最优排气压力取决于环境温度。CO_2热泵空调系统可以依据此建立系统的最优COP控制策略,保证系统的高能效运行,从而减少空调系统能耗。     

经济器补气压力对双螺杆制冷压缩机性能影响的试验研究

在制冷系统中使用经济器提高了系统制冷量，但由于中间补气使压缩机耗功增加，制冷系统的COP并不会随制冷量成正比增长，其增长幅度依赖于补气压力、补气孔口位置等参数。通过实测补气工况下双螺杆制冷压缩机的P—V图，分析了不同补气压力下压缩机的热力过程特征，研究了补气压力对双螺杆制冷压缩机性能及COP的影响。研究结果表明：压缩机工作腔内气体压力在开始补气时会大幅上升，随后上升幅度逐渐变缓甚至略有下降，压缩机效率和系统COP随补气压力的上升出现先升后降的趋势，结果，存在一个最佳补气压力使制冷系统的COP增加幅度最大。     

适用全气候的高效CO_2跨临界商业冷冻解决方案

提出一种适用于全气候的高效CO_2跨临界系统,并通过在寒冷、温和、温暖3种气候条件下模拟带喷射器的CO_2跨临界系统能耗,对比系统在不同条件下的节能效果。结果表明,与典型CO_2跨临界系统相比,带喷射器的CO_2跨临界系统在3种气候条件下均有节能效果,且在温暖气候条件下节能效果最好。     

充注量对小型CO2制冷系统影响的实验研究

为了研究充注量对小型二氧化碳制冷系统的影响,利用一套展示柜二氧化碳制冷系统,进行了不同充注量的实验。讨论了充注量对二氧化碳制冷系统吸排气压力、运行功率、吸排气温度的影响。同时,结合本系统,对假临界现象进行了分析,结果表明:充注量不足,蒸发、冷凝压力低,压缩机吸、排气温度高,系统COP较低;充注量过多,系统运行功率高,系统制冷系数降低;系统运行一段时间后,回热器热侧出口达到假临界温度,吸、排气温度产生突降;随着充注量的增加,吸、排气温度突降点前移。本研究可为跨临界二氧化碳制冷系统最佳充注量的确定及如何维持系统高效运行提供理论指导。     

多联引射器双温制冷系统的模拟研究

建立了多联引射器跨临界CO2双温制冷系统集总参数模型,并采用Matlab调用Refprop软件进行编程。对不同工况条件下的系统性能进行了模拟研究,分析了气冷器出口参数对系统性能的影响。模拟结果表明:在相同工况下,受气冷器出口温度的影响,系统制冷量及COP呈先增加后逐渐减少趋势,且气冷器出口压力越高,系统制冷量及COP峰值所对应的气冷器出口温度也越高;在相同工况下,受气冷器出口压力的影响,系统制冷量呈逐渐增加趋势,且在较高气冷器出口温度下,系统COP随气冷器出口压力的升高呈先升高后降低趋势,系统存在最佳气冷器出口压力,此时COP取得最大值。     

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。