跨临界CO2热泵空调系统仿真优化研究

为了研究跨临界CO₂热泵空调系统在不同工况下的制热性能,应用MATLAB软件,对带回热器的跨临界CO₂系统进行仿真研究。针对系统内排气压力P_cond、蒸发温度T_evp、气冷器排气温度T_out、过热度ΔT等因素,探究其对系统制热COP的影响。研究结果表明：T_evp、ΔT每升高1℃,系统COP分别上升5%～7%、0.1%～1.3%;T_out每增加1℃,系统COP降低0.17～0.04。通过仿真研究得出,跨临界CO₂系统的最优排气压力P_cond＿opt,并拟合得到其计算关联式。     

跨临界CO2热泵循环能效、经济性与环境性分析

为研究不同循环初始投资成本、生命周期成本及环境影响因子的区别,以及不同循环在不同运行工况下的性能。建立单级CO₂热泵循环(SSHP)、带回热器的单级CO₂热泵循环(SSICHP)、双级CO₂热泵循环(TSHP)、带回热器的双级CO₂热泵循环(TSICHP)的热力学、经济性和环境性模型,并建立多目标综合评价体系。结果表明：SSICHP、TSHP、TSICHP的热力学性能及环境影响因子较SSHP有所提升,双级压缩的能效比较单级压缩提高15%以上,但初始投资成本增加;在SSHP和TSHP中加入回热器后,初始投资成本分别降低2%、6.6%,生命周期成本分别降低5%、11.2%;SSICHP的经济性较好,TSICHP的能效比及环境性较好。     

跨临界CO2旋流喷射器的数值模拟研究

本文利用ANSYS CFD软件根据已有的热泵试验台建立了无旋喷射器的数值模型,在相同工况下的模拟数值与试验台数据的最大误差为5.61%。用Spaceclaim建模软件将无旋喷射器改造成旋流喷射器,并在旋流喷射器主动喷口外侧切槽来强化旋流。模拟结果表明,相较于无旋喷射器,加入旋流后喷射器进出口的质量流量Q_m、喷射系数μ、二次流入口压力P₂和混合流体出口P_o等均有明显的提升,旋流还可以改善喷射器内部流场,使喷射器内部湍流分布更为均匀,有助于两相流体之间的动量交换和互相掺混。     

二氧化碳低温制冷特性与跨临界应用研究

在工业制冷、食品冷冻冷藏和室内外热舒适调节等方面,CO2作为一种自然环保制冷剂愈来愈受到人们的青睐。近年来,CO2制冷剂的应用范围由原来的热泵热水器逐步扩大,从小型制冷装置上的饮料零售机、制冰机到大型超市的带热回收装置的并联机组等;而用于CO2工质的制冷循环也由单一的复叠、二次载冷系统扩展为跨临界、跨临界增压等系统。文中阐述了CO2在低温下的热力学性质与特性分析,以及在跨临界制冷循环中的应用和提高系统性能的方法。     

CO2跨临界水-水热泵系统实验研究

对CO2跨临界水-水热泵系统进行研究,并搭建实验台进行测试:系统中添加回热器与否的两种情况下,通过改变蒸发温度、冷冻水的流量和温度、冷却水的流量和温度,测试系统的制热系数COPh和制冷系数COP。结果表明,蒸发温度升高,系统的COPh、COP也随之增加;而冷冻水流量增加,系统的COPh、COP增加不明显;增加回热器后随着冷冻水温度升高,系统COPh和COP上升趋势显著;冷却水流量增加对系统性能的影响很大;随着冷却水温度的升高,系统的换热量降低,导致系统的COPh和COP随之降低。通过以上实验证明在相同的工况下,添加回热器可提高系统的性能。     

润滑油对带膨胀机CO2跨临界循环的影响

本文对PAG、POE、PAO和AB四种润滑油特性进行了分析,结果表明PAG具有较好的综合性能.又从PAG/CO2混合物的溶解性和粘温特性证明了PAG比较适合CO2跨临界循环.最后对工质CO2夹带的微量PAG对压缩机、膨胀机、气体冷却器和蒸发器的性能影响分别进行了分析,并提出了超临界换热分析模型.结果表明润滑油虽然有助于改善压缩机、膨胀机性能,但造成了换热器性能的严重下降.     

回热对跨临界CO2热泵系统性能影响的实验研究

本文实验研究了回热器的回热率对跨临界CO2热泵系统性能的影响。结果表明:在一定压缩机频率下,随着排气压力的升高,系统制热量和COPh都存在最大值,并分别存在对应最大制热量和最大COPh的最优排气压力;在25Hz压缩机频率下,系统在低排气压力下运行时,引入回热器才能提高系统COPh,且引入回热器可在较低排气压力下,获得更高的系统COPh;在一定压缩机频率下,系统分别存在最大制热量、最高出水温度和最大COPh对应的最优回热率.在本实验条件下,如果以系统获得最大COPh为设计目标,系统回热率取15%左右为宜;如果以系统获得最高出水温度为设计目标,系统回热率取5%左右为宜。     

土壤源跨临界CO2循环热泵系统供暖的实验研究

对土壤源跨临界CO2热泵供暖系统进行了实验研究。研究了热泵系统连续及间歇运行时温度的变化情况,以及膨胀阀开度对系统运行性能的影响。研究表明间歇运行有利于土壤温度的恢复,从而提高蒸发温度;压缩机功率、制热量、气体冷却器出水温度随着排气压力的升高而增大,但COPH的变化是非单调的,在一定的压力范围内出现最大值。     

CO2跨临界循环新型滚动活塞膨胀机的研究与比较

作为最有发展潜力的工质替代技术之一, CO2跨临界循环受到越来越多的关注,但CO2跨临界循环研究面临的最大问题是提高整个系统效率,使之能与普通工质循环竞争。为降低CO2跨临界循环的节流损失,开发膨胀机代替节流阀是研究的重要方向。本文对原开发的CO2滚动活塞膨胀机进行了改进,并对两种膨胀机进行了实验验证。研究表明改进后的新型膨胀机效率有了提高,在测试条件下,最大测试效率能达到47%。说明采用的改进措施是有效的。     

跨临界CO2引射制冷循环运行稳定性研究

分析了跨临界CO2引射制冷循环的运行稳定性问题,对蒸气反馈和两级蒸发两种致引射系统稳定的调控方案构建了热力学模型。模拟研究表明蒸气反馈调控系统具有与基本引射循环调控引射系数致系统稳定非常相似的制冷效果。而两级蒸发调控可明显提高系统的制冷性能。引射系数越小,蒸气反馈调控的可调工况区间越窄,两级蒸发方案的可调工况区间越宽。...     

带回热器的跨临界CO2空气源热泵系统性能实验研究

本文对带回热的跨临界CO_2空气源热泵循环在不同压缩机频率下运行时的特性进行了热力性能分析。结果表明:在25 Hz和30 Hz压缩机频率下,系统COP_h随排气压力的升高都存在峰值。在35 Hz压缩机频率下,由于受限于系统高温保护,系统COP_h随排气压力的升高逐渐增大,从趋势来看也存在峰值。压缩机频率升高,出水温度、气冷器出口温度和排气温度都升高,CO_2质量流量增加,系统COP_h减小。与25 Hz和35 Hz压缩机频率下的系统性能相比,30 Hz压缩机频率下的系统运行性能更优,系统最大COP_h为3.88,对应的最优排气压力为9.2 MPa,对应的最高出水温度为91.1℃。     

CO_2跨临界压缩机性能实验台的设计

目前尚未出台规范CO2压缩机性能试验方法及工况的国家标准,在现有国标GB/T5773-2004的基础上,针对CO2跨临界制冷循环的特性,设计开发了CO2跨临界压缩机性能实验台,这里选定第二制冷剂量热器法为主测作为X法,提出了一种基于水冷冷凝器量热器法而设计的水冷气体冷却器量热器法为辅测作为Y法,并详述了相应的原理与性能指标计算方法。试验测试结果表明,开发的实验台调节速度快,试验工况稳定,测量精度高,达到用户的要求和现国标的规定。此实验台设计具科学性与开创性,有很好的实践指导作用,为有关单位制定相应新国家标准、国内研究机构及企业进行相关研究提供了参考。     

跨临界二氧化碳蒸气压缩/喷射制冷循环性能比较

本文从系统的COP、制冷量和有效能分析三个方面比较了跨临界CO2蒸气压缩／喷射循环、蒸气压缩／回热制冷循环和常规的蒸气压缩制冷循环的性能．结果表明,在本文研究工况下,喷射循环的性能系数最大值比回热循环高 18．6％,比常规循环高22．0％．喷射循环的制冷量比回热循环高8．2％,比常规循环高11．5％。有效能分析表明喷射循环极大地减小了节流损失,冷却放热损失和压缩损失也有相应的减少．     

CO2跨临界循环中膨胀过程的对比与分析

本文对于CO2超临界流体的等熵膨胀和等焓膨胀过程进行了热力学分析、计算和对比,发现等熵膨胀过程与等焓膨胀相比,增大了有效制冷量,增大的数值略大于所回收的膨胀功.而且对于减小节流损失的回热循环和膨胀机循环进行了分析和对比,对于选用原则给出了具体的判定方法.本文还进行了膨胀机中膨胀过程的热力学分析,分别得出了超临界区和两相区的膨胀功来源,及变化规律.经分析,本文作者认为可以采用"闪蒸破碎模型"简化汽液两相流绝热膨胀基本特性方程.最后,本文对膨胀机实际工作的不可逆因素进行了分析.     

CO2跨临界循环高压侧压力控制的热力学分析

本文介绍了CO2跨临界循环高压侧压力控制的基本原理；通过循环分析， 阐述了不同压力运行条件对制冷量和制冷效率的影响。通过对所得结果的分析论证， 提供并优化出一种简单、实用的压力控制调节方案，该方案对汽车空调、热泵系统 更有实用意义     

超临界CO2发电和跨临界喷射制冷复合系统研究

冷热电联产系统具有潜在的能源、环境和经济效益,受到人们广泛关注。本文提出了一个由超临界压力CO_2布雷顿循环和热驱动跨临界喷射制冷循环组成的冷电联产系统,建立了系统的热力学能量和拥分析模型,获得了主要运行参数对系统性能的影响规律。当制冷剂为R1234ze时,系统最高热效率0.60,■效率0.51。■损最大的四个部件依次是回热器、喷射器、压缩机和透平,而喷射器、冷凝器和蒸发器■效率较低。研究表明增大透平入口压力和减小透平出口压力均可增大系统冷电输出和提高热、■效率;循环泵出口压力对冷量和耗功产生共同影响,系统存在最优循环泵出口压力。     

CO_2跨临界循环高压侧压力控制的热力学分析

本文介绍了ＣＯ_２跨临界循环高压侧压力控制的基本原理;通过循环分析,阐述了不同压力运行条件对制冷量和制冷效率的影响。通过对所得结果的分析论证,提供并优化出一种简单、实用的压力控制调节方案,该方案对汽车空调、热泵系统更有实用意义。     

CO_2跨临界压缩式制冷循环理论分析

环保工质CO_2作为制冷剂用于空调领域再次受到广泛关注。文中对CO_2跨临界循环进行了热力学理论分析,分析结果表明:循环系统存在最优高压压力,使得其COP达到最大值;蒸发温度的升高或者冷却压力的降低都能提高COP,但都会降低效率;实际运行系统中,应该尽可能提高蒸发温度或者降低气体冷却器的出口温度。     

带引射器和经济器的CO2跨临界制冷系统

为提高CO2跨临界制冷循环的效率,本文提出一种带引射器和经济器的CO2跨临界循环系统.通过合理设计专用的涡旋式或螺杆式CO2压缩机及中间补气孔,采用经济器可减少CO2跨临界循环的压缩不可逆损失;采用引射器代替节流阀,部分回收工质从高压到低压过程的膨胀功,可增加制冷量.通过热力学分析,确定带引射器和经济器的CO2跨临界循环系统合理的补气压力,可以得到较高的循环效率.在较低蒸发温度下,该系统可以明显降低压缩机的排气温度,有利于系统稳定运行.     

O2/CO2气氛下CO对煤焦异相还原NO影响的研究

为揭示O₂/CO₂燃烧过程中高浓度的CO对煤焦异相还原NO的影响,在1073 K温度下使用山西褐煤在卧式炉上进行了实验。分别对O₂/CO₂浓度比及CO浓度下NO的还原特性进行详细实验研究。研究结果表明:在O₂/CO₂气氛下,O₂浓度为30%时具有较高的还原率;相同O₂浓度下O₂/CO₂气氛较空气气氛NO还原率高,表明在CO存在的条件下,高浓度的CO₂会促进NO的还原;当CO浓度从1.5%逐渐升高时,NO的还原率逐渐降低,到CO浓度为5%时,NO还原率比没有加入CO时还要低,而在空气气氛下CO浓度的变化对NO的还原率影响较小。