跨臨界CO2水源熱泵與空氣源制冷循環(huán)試驗(yàn)研究.pdf

1、本文主要研究自然工質(zhì)CO2在熱泵,制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用及性能方面的試驗(yàn)研究,通過(guò)前期對(duì)水源CO2熱泵系統(tǒng)循環(huán)特性展開(kāi)的試驗(yàn)研究,總結(jié)出不同參數(shù)對(duì)其性能的影響,為搭建空氣源跨臨界CO2冷藏陳列柜制冷系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)奠定了理論和實(shí)踐上的基礎(chǔ),為以后的小型熱泵、制冷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、優(yōu)化和改進(jìn)起到了有效的指導(dǎo)和促進(jìn)作用。
　　首先利用軟件計(jì)算對(duì)比不同工質(zhì)熱力學(xué)特性,得出CO2在低溫條件下具有最高的單位容積制冷量和液體\蒸汽導(dǎo)熱系數(shù),最低的粘度和表面張力。

2、接下來(lái)針對(duì)跨臨界CO2循環(huán)性能,系統(tǒng)最佳COP的運(yùn)行壓力,節(jié)流損失等進(jìn)行了理論推導(dǎo)得出:壓縮機(jī)排氣溫度、吸氣過(guò)熱度、氣冷器出口溫度、系統(tǒng)運(yùn)行的高壓側(cè)壓力以及等熵效率是研究性能影響的主要參數(shù)。并討論了系統(tǒng)高壓運(yùn)行的控制策略,研究了帶有旁通閥的雙節(jié)流中間儲(chǔ)液器的跨臨界CO2系統(tǒng),闡述了其適用在制冷循環(huán)中的優(yōu)越性。
　　其次介紹水源跨臨界CO2熱泵系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)。對(duì)系統(tǒng)循環(huán)特性的試驗(yàn)研究主要為:雙節(jié)流閥中間儲(chǔ)液器對(duì)壓力波動(dòng)和溫度的影響,高壓

3、側(cè)壓力對(duì)系統(tǒng)的影響,回?zé)崞鲗?duì)系統(tǒng)性能的影響,熱源熱匯溫度對(duì)性能的試驗(yàn)研究,熱耗散度衡量換熱器能效的試驗(yàn)等,并對(duì)系統(tǒng)試驗(yàn)的測(cè)量誤差進(jìn)行了分析。
　　最后闡述了搭建空氣源CO2制冷循環(huán)試驗(yàn)臺(tái)的過(guò)程,包括前期系統(tǒng)熱力學(xué)計(jì)算和零部件模型仿真。后期的制冷和風(fēng)機(jī)系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集以及電控系統(tǒng)的介紹。搭建成了具有氣液旁通的雙節(jié)流閥并帶中間儲(chǔ)液器和回?zé)崞鞯目諝庠纯缗R界CO2制冷系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái),最后對(duì)新系統(tǒng)進(jìn)行了充注量方面的試驗(yàn)研究。?
　　研究表明

4、:(1)1.5匹跨臨界CO2水源熱泵系統(tǒng),經(jīng)中間儲(chǔ)液器壓力平衡后,低壓側(cè)節(jié)流閥出口溫度平均每MPa溫度波動(dòng)為1℃左右。(2)每提高熱源溫度5℃使系統(tǒng)COPH增大4.4％,而熱匯溫度提升5℃則使系統(tǒng)COP減小6.8%。熱源溫度對(duì)冷凍水出水溫度影響較大,而平均每改變5℃對(duì)冷卻水出水溫度影響0.7℃-0.9℃。(3)具有中間儲(chǔ)液器的雙膨脹系統(tǒng),使用旁通閥中間注氣來(lái)改善跨臨界CO2制冷能力,新搭建的CO2空氣源試驗(yàn)臺(tái)合理的充注量約為2.1kg,