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目前CO2制冷劑的跨臨界循環有哪些改善?

   2020-09-17 和平1617
核心提示:在單級CO2跨臨界制冷循環中,來自氣體冷卻器的制冷劑經過膨脹閥時動能增大、壓力下降,在此過程中產生兩部分損失:①節流的非等焓,使得q0減小;②損失了膨脹功。

回熱循環

在單級CO2跨臨界制冷循環中,來自氣體冷卻器的制冷劑經過膨脹閥時動能增大、壓力下降,在此過程中產生兩部分損失:①節流的非等焓,使得q0減小;②損失了膨脹功。

節流過程不可逆的損失大小與T0和氣體冷卻器出口制冷劑的溫度T3有關,研究表明循環的制冷系數隨T3的增大而迅速減小。所以可以采用回熱循環來減少節流損失,提高循環的制冷系數。3-16為帶回熱器的CO2跨臨界循環原理圖與壓焓圖。

與常規亞臨界循環一樣,通過回熱器降低節流閥入口處CO2的溫度,提高循環的經濟性。

雙級壓縮回熱循環

CO2跨臨界制冷循環中,采用回熱可以降低節流過程的不可逆損失,但勢必導致壓縮機吸排氣溫度升高、吸排氣壓差增大、制冷劑循環量減小、壓縮機不可逆損失增大。在回熱基礎上采用雙級壓縮,有利于降低壓縮機排氣溫度和安全運行,并提高系統性能。圖3-17為雙機壓縮回熱循環系統圖。

與單級壓縮相似,對于雙級壓縮CO2跨臨界循環,在給定蒸發溫度的條件下,高壓級壓縮機出口存在一個最優高壓側壓力,使系統的制冷系數最大。此外,對于雙級節流膨脹循環,過熱度可取15℃為宜。中間壓力取比例中項

帶噴射器熱泵循環

用噴射器裝置可以代替膨脹閥,具有結構簡單、使用壽命長、減小節流過程摩擦耗散等特點。目前的研究主要為單級噴射,制冷系統及對應循環如圖3-18所示。


雙級噴射系統原理如圖3-19所示。通過建立相應的理論模型,可計算研究雙級噴射制冷的循環性能。


帶膨脹機回收膨脹功的循環

目前國內外針對利用膨脹機技術減少CO2制冷劑跨臨界循環中的節流損失,對CO2跨臨界循環帶膨脹機循環的研究日趨成熟。Robinson等分別對帶膨脹機和回熱器的CO2跨臨界循環進行了理論分析,發現用膨脹機代替節流閥比回熱器可使系統的COP增加25%。還有研究表明,只要膨脹機的等熵效率大于11%,帶膨脹機的性能優于回熱循環。

 

 
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