CO2跨临界循环水源热泵变工况特性

摘要：对CO2跨临界循环水源热泵的变工况运行特性进行了实验研究和理论分析，研究了外部热源条件和运行压力对系统性能的影响，根据实验数据拟合了CO2压缩机的绝热效率公式，分析了气体冷却器和蒸发器的热交换完善程度以及对系统的运行动态特性的的影响，在实验研究的基础上，开展了CO2跨临界循环水—水热泵性能的理论分析，并探讨了运行调节的基本方法。     

二氧化碳热泵热水器系统运行特性

二氧化碳因其具有良好的环境性能及其在跨临界循环运行下所具有的独特热力学优势,一直是制冷、空调、热泵行业的研究热点。为了研究二氧化碳跨临界循环热泵热水器的系统运行特性,项目组设计并搭建了水源型二氧化碳热泵热水器测试系统,测试了在不同气冷器进、出水温度,不同蒸发器进水温度及不同电子膨胀阀开度下,系统运行时性能系数(COP)、制热量及制冷量的变化值,初步掌握了二氧化碳跨临界循环热泵热水器系统的运行特性。     

CO2跨临界低温地热源水-水热泵的实验研究

研究用CO2跨临界循环热泵系统开发低温地热资源，详细介绍了CO2跨临界循环热泵系统的运行机理、装置特点、热源选取。通过低温地热源的模拟实验，给出实验最优工况的调节方法，这对开发应用CO2热泵系统用能效率有着重要作用。     

跨临界循环高温热泵的控制方法

跨临界循环高温热泵系统中,对循环高压、负荷的控制是保证系统稳定、高效运行的关键.本文介绍了几种在高温热泵跨临界循环中对循环高压的控制方法,如毛细管控制法、膨胀阀控制法等,以及系统负荷的频率控制法,并讨论了各自的优缺点.在此基础上,提出在满足负荷要求的前提下,压缩机最优频率的调节和系统最优循环高压控制相结合的控制策略.     

跨临界CO2热泵热水器的应用研究

分析CO2在热泵热水器中跨临界循环的原理及特点,阐述了CO2用于热泵热水器的优势,概述了国内外跨临界CO2热泵热水器的应用情况及关键零部件的研究开发。     

CO_2跨临界循环水源热泵摆动转子膨胀机样机的研制开发

研究开发了CO2摆动转子式膨胀机以代替系统中的节流阀回收膨胀过程能量.对膨胀机的流量、气缸的容积、吸气角与排气角以及吸气控制系统进行了分析与设计,同时对膨胀机内CO2膨胀过程的压力变化进行了分析.加工了实验样机,安装在水水热泵系统中代替节流阀进行实验.实验结果表明,在测试条件下,吸气控制系统运行正常,同时膨胀机正常运转,效率可高于30%,并可提高系统制热COP在10%以上.     

严寒条件CO2跨临界循环热泵优化技术

以严寒条件CO₂跨临界循环热泵系统为研究对象,采用涡流管技术与二级压缩技术对其进行优化,采用工程方程求解器(EES)软件建立四个热力学模型(单级循环、单级涡流管循环、二级循环、二级涡流管循环),模拟分析了性能系数(COP)、排气温度等参数随气冷压力、蒸发温度、过热度、级间压力的变化规律。研究表明气冷压力变化对严寒条件下优化系统的性能影响最大,在设定的压力变化范围内(7 MPa～12 MPa),单级循环、单级涡流管循环、二级循环、二级涡流管循环的COP变化幅度分别为74.40%、60.46%、110.38%、90.94%;涡流管技术在低压缩比条件下优化效果更佳,一定条件下,单级涡流管循环较单级循环COP可提高11.2%;二级压缩技术在高压缩比条件下优化效果更好,在最优气冷压力条件下,二级循环相较单级循环COP可提高18.2%,同时二级压缩技术可降低压缩机排气温度,使压缩机保持较高的等熵效率,且存在最优级间压力使得COP达到最大值。结果表明,当总压缩比不大、级间压力处于较低水平或者需要获取更高的第一级压缩出口温度时,通过改变涡流管参数调节过热度效果更好,与二级压缩技术...     

CO_2跨临界热泵循环与朗肯循环耦合系统性能分析

提出跨临界CO2热泵和朗肯循环耦合实现凝汽器余热回收的方式.分别对郎肯循环、再热循环及跨临界CO2热泵和朗肯循环的耦合循环进行了热力学分析,分析表明:随着主蒸汽温度增加或乏汽温度降低,3种循环的效率均增加,朗肯循环平均效率为31.5％,耦合循环平均效率为35.5％,再热循环平均效率为33.5％;随着主蒸汽压力增加或乏汽压力降低,3种循环的效率均呈增加趋势.相同对比条件下,耦合循环效率最高,朗肯循环效率最低,再热循环介于二者之间.     

CO2跨临界循环膨胀特性及机理

介绍了采用膨胀机的CO2跨临界循环的系统流程及典型工况，详细分析了膨胀中经历的亚稳态过程的成因和机理，指出气化的滞后对系统的危害，并对相变膨胀过程中的成核现象进行了热力学分析，在此基础上，结合CO2超临界膨胀过程的特点，阐明了气液相变介质中声速的确定方法，认为CO2超临界膨胀过程可近似按照经典热力学的准静态理论进行分析。     

CO_2跨临界双级压缩带高压膨胀机制冷循环性能研究

通过建立模型,分析比较了CO_2跨临界双级压缩带节流阀与带高压膨胀机制冷循环的性能。结果表明:双级压缩CO_2跨临界带节流阀与带高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CO_2跨临界带高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10%,但高压侧压力超过最佳值后,高压膨胀机对系统COP的影响逐渐变得不明显;在双级压缩CO_2跨临界带高压膨胀机制冷系统优化设计过程中,中间冷却应采用完全冷却型式。     

空气源热泵热水器节流特性实验与分析

对自行开发的空气源热泵热水器在全工况下热力膨胀阀的特性进行了实验研究,结合热力学理论分析了全工况下关键参数的变化规律,分析了过热度在不同环境温度下的变化规律以及造成该现象的原因。分析表明,当热泵热水器在低温工况下工作时,热力膨胀阀就会表现出与在高温环境下不同的工作特性,如何利用这个特点优化蒸发器的过热度设计是一个值得深入探讨的问题。     

CO2跨临界循环地源热泵的研究

给出了CO2跨临界循环地源热泵的系统流程，并在考虑输气系数和绝热效率的基础上，与R22和R134a等进行了循环性能比较。结果表明，用于需要较高供水温度的空调系统或热水供应系统时，CO2可具有和常规工质相当的性能。同时对于一特定的CO2地源热泵，分析了在热水流量和热水温度变化时的运行特性，并讨论了CO2地源热泵容量调节的方法。     

垂直螺旋盘管地源热泵供暖制冷实验研究

结合一实际用户建立垂直螺旋盘管地源热泵实验系统，在供暖制冷工况下测量地下盘管的进出水温度，盘管从地下的取热量、排热量，从而分析系统性能、供热、制冷系数。     

供暖用CO2空气源热泵变频运行性能研究

采用压缩机变频、设置回热器与气液分离器辅助加热等技术途径,设计与构建一种供暖用CO2空气源热泵系统。在此基础上,建立响应面模型对供暖用CO2空气源热泵的压缩机运行频率进行优化,以提高供暖用CO2空气源热泵的低温性能。响应曲面法分析结果表明,低温环境下压缩机合理升频运行可有效提高供暖用CO2空气源热泵制热量,虽压缩比增大,但仍能保证压缩机稳定运行。为提高供暖用CO2空气源热泵的性能系数(COP),在低温环境下压缩机可分段变频运行。当环境温度依次为-5、-10及-15℃时,COP最大时对应的压缩机运行频率分别为55、58及60 Hz。     

几种空气源热泵热水器工质的实验研究

对三种混合工质(TJM01、TJM02、TJM03)的基本物理性质、安全环保性及溶油性进行了分析,又通过实验对三种混合工质的循环系统性能进行了分析。分析结果表明,三种混合工质在安全环保性和溶油性方面的差别都很小;在基本物性方面,TJM03较好;在系统性能方面,TJM03性能较好,而TJM01性能一般,TJM02性能较差。     

热泵热水器用相变蓄热材料的性能研究

为选择最合适的蓄热材料用于蓄热型热泵热水器,对三水醋酸钠(CH3COONa.3H2O)和石蜡的蓄热性能进行比较。研究采用添加增稠剂和成核剂,防止三水醋酸钠(CH3COONa.3H2O)的过冷与相分离;在石蜡内添加膨胀石墨,复合相变材料的储(放)热时间比石蜡的大幅度减少。在复叠式热泵热水器中,以75%石蜡+25%膨胀石墨作为蓄热材料,其储热时间为152min,放热时间为20min。     

并联式太阳热泵热水器中热泵子系统性能研究

对太阳热泵热水器中的热泵子系统建立了相应的数学模型,并对热泵子系统的循环性能进行了研究。研究表明,循环水量对热泵子系统的性能系数、压缩机功耗、加热时间以及保温水箱的实际终了加热温度有较大的影响。