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两级节流跨临界CO2引射制冷系统性能模拟及实验研究CO2作为一种天然制冷剂,其ODP值为0、GWP值为1,非常符合我们对环境保护的要求。
传统跨临界二氧化碳制冷系统压力高,节流损失较大,因此提升系统COP意义重大。
本文采用针阀和引射器两种节流装置对系统进行两级节流,其中第一节流装置用来控制高压侧压力,第二节流装置控制蒸发温度并回收部分膨胀功。
本文主要对系统中的第二节流装置引射器进行了数值模拟和实验研究,研究了不同工况条件下的系统性能,分析了系统性能的影响因素;实验对比了第二节流装置采用引射器和使用传统节流装置对系统性能的影响。
本文使用ANSYS CFX对不同尺寸的引射器内部流动及性能进行了数值模拟,分别模拟了不同引射器进口压力条件下引射器内部速度场、温度场、压力场及引射比。
模拟结果表明:二氧化碳在引射器中速度整体上呈先增加后减小的趋势;压力、温度在第二喷嘴喉部处出现快速下降;对喷嘴距分别为0mm、9mm、15mm 的引射器内部的速度分布、压力分布、温度分布及引射比等参数的模拟。
结果表明,喷嘴距为9mm时引射器的引射比最大。
同时,对混合室长度分别为92mm、124mm的引射器模拟结果表明,混合室长度为124mm的引射器性能高于于混合室长度92mm的引射器性能。
实验数据表明,在固定蒸发压力和气冷器出口温度时,压缩机功耗随排气压力的增加呈增加趋势,制冷量及系统性能系数随排气压力的增加呈先增加后减小的趋势,在排气压力为9MPa时系统性能达到最值。
对于不同的工况条件,系统性能系数随喷嘴距的增加呈先增加后减小的趋势,在喷嘴距为9mm时系统性能系数取得最大值。
混合室长度分别为92mm、124mm的引射器实验数据表明,使用混合室长度为124mm引射器的系统性能系数大于混合室长度92mm引射器的系统性能系数。
这些结论与数值模拟结论是一致的,但引射器引射比模拟值要高于实验值。
引射器节流与传统节流的比较结果表明,在相同的实验工况条件下,使用引射器节流装置减少了的二氧化碳节流损失,提升了二氧化碳制冷系统性能。
CO2跨临界循环在热泵热水器中的应用（郑州轻工业学院机电工程学院）摘要全球正面临着严重的温室效应和臭氧层破坏问题，各国都致力于研究出氟利昂的替代制冷剂。
CO2是一种天然工质，它优于其它常用制冷剂的性能表现正好符合现在的环境要求，是热泵热水器系统最具潜力的替代工质之一。
分析目前市场上出现的各种热水供应设备，将CO2和其他制冷剂做性能比较，给出了CO2跨临界循环的典型流程和特点；对CO2跨临界特性、设备的开发以及循环的可靠性和安全性进行综合分析。
说明CO2跨临界循环在热泵热水器中应用的优越性，以及该技术在国内的应用前景和方向。
关键词二氧化碳跨临界循环热泵热水器A Study on The Application of CO2 Transcritical Cycle inHeat Pump Water Heater(College of Mechanical and Electrical Engineering in Zhengzhou University of LightIndustry)Abstract We are facing serious whole world green-house effect and the ozone layer destroyed in recent years, every country is focusing on the research of a replaced refrigerant of the HFC.CO2is a natural substance, it has a more excellent performance than the other refrigerants, which is competent for the enviromental request nowadays. So it can be the most potential refrigerant in heat pump water heater to replace the HFC. By analysing a series of devices, providing hot water, saled in the markets, and comparing CO2 with the the other refrigerants, this article tells the typical diagram and the characteristic of the CO2transcritical cycle and anlyses the properties of CO2refrigeration transcritical cycle, the equipment exploitation and the security and reliability of the CO2transcritical system.The aim is to introduce the superiority of the application of CO2 transcritical cycle in heat pump water heater, and tell us the potentiality and the direction of CO2 transcritical cycle technology in China. Keywords CO2 transcritical cycle heat pump water heater0前言二氧化碳作为制冷剂已经超过100年。
二氧化碳制冷循环的应用【摘要】随着经济发展和人们环境保护和节能意识的增强，以CO2为代表的自然工质越来越广泛的在制冷空调行业应用，文章对CO2制冷循环有关问题进行探讨，以便实际应用。
【关键词】二氧化碳跨临界循环制冷系统原理应用The Application of Carbon Dioxide Refrigeration cycleBy Gao Xinhua* Gao yun【Abstract】With the development of economy and the people’s increasing care about environment protection and energy-saving, carbon dioxide as a natural refrigerant has been widely used in refrigeration and air-conditioning industries. This essay tries to study and discuss carbon dioxide refrigeration cycle and system principle to help its practical application.【New words】carbon dioxide transcritical cycle refrigeration system principle application随着经济发展和人民生活水平的提高，人们的环保节能意识不断增强，制冷空调行业制冷工质的选择也越来越重视工质的环保节能特性。
以CO2和NH3为代表的自然工质制冷系统已经大量应用，本文试对CO2为工质的制冷循环进行探讨，以利实际应用。
1. CO2 制冷工质的特性1.1环保特性。
CO2 制冷工质属于环保型制冷工质，它的破坏臭氧层潜能值ODP=0，地球温室效应潜能值WMP=1。
跨临界压缩二氧化碳储能系统热力学特性及技术经济性研究一、本文概述随着全球能源需求的不断增长和环境保护的日益紧迫，高效、清洁的储能技术已成为能源领域的研究热点。
跨临界压缩二氧化碳储能系统作为一种新型的储能技术，具有储能密度高、系统效率高、环境友好等优点，因此受到了广泛关注。
本文旨在深入研究跨临界压缩二氧化碳储能系统的热力学特性及技术经济性，为其在实际应用中的推广和优化提供理论依据和技术支持。
本文将首先介绍跨临界压缩二氧化碳储能系统的基本原理和工作流程，包括压缩、储存、释放和膨胀等关键步骤。
在此基础上，本文将重点分析该系统的热力学特性，包括能量转换效率、热损失、系统稳定性等方面，并通过理论计算和实验验证相结合的方法，探究不同操作条件对系统性能的影响。
本文还将对跨临界压缩二氧化碳储能系统的技术经济性进行评估。
通过构建系统的成本模型和经济分析框架，综合考虑设备投资、运行维护、能源价格等因素，评估该技术在不同应用场景下的经济竞争力。
本文还将探讨如何通过技术创新和系统优化，降低储能成本，提高系统效率，从而推动跨临界压缩二氧化碳储能技术的商业化应用。
本文将对跨临界压缩二氧化碳储能技术的发展前景进行展望，分析其在可再生能源并网、智能电网建设、分布式能源系统等领域的应用潜力，并提出相应的政策建议和研究方向，以促进该技术的持续发展和广泛应用。
二、跨临界压缩二氧化碳储能系统热力学特性研究跨临界压缩二氧化碳储能系统是一种新型的储能技术，其热力学特性研究对于系统的优化设计和运行至关重要。
本研究主要围绕跨临界压缩二氧化碳储能系统的热力学特性展开，深入探讨了其在不同工况下的性能表现。
我们建立了跨临界压缩二氧化碳储能系统的热力学模型，详细描述了系统中各组件的工作原理和热力学过程。
通过对系统内部能量的转换与传递过程进行分析，揭示了其在能量存储和释放过程中的热力学本质。
我们利用热力学模型对系统在不同工况下的性能进行了模拟分析。
通过改变系统的运行参数，如压力、温度等，观察了系统性能的变化趋势。
二氧化碳跨临界循环的理论分析与研究乔丽李树林西安建筑科技大学710055摘要：本文主要对自然工质二氧化碳的替代进行研究。
对其热力性质、循环特性进行分析研究，以求进一步完善R744循环。
关键词：自然工质跨临界循环热泵气体冷却器Theoretical Studies and analysis on Transcritical CO2 CyclesAbstract: This paper studies the CO2which one of natural refrigerant, analyzes its thermal properties, the character of CO2 cycle, to make transcritical CO2 cycle more perfectly.Keywords: natural refrigerant, transcritical system, heat pump, gas cooler1前言当前环境问题已成为一个重要的全球问题，其中臭氧层破坏和温室效应问题直接关系到人类的健康和生存，引起了人们的高度重视。
在制冷及热泵装置中广泛使用的CFCs、HCFCs工质是引起臭氧层破坏的主要原因，而且，这些工质为温室气体，已列入逐步被淘汰之列。
制冷空调行业为了适应CFCs和HCFCs制冷工质的淘汰，纷纷转轨使用HFCs，人们一直认为HFCs 是CFCs制冷工质的长期替代物。
现在《京都议定书》又将HFCs列入了温室气体清单中，要对它们的排放加以控制。
国内外制冷空调行业均在探索如何总结历史经验，寻求正确、科学地解决由于环保要求提出的制冷工质替代问题，力争少走弯路。
为了应对环保要求的挑战，在寻找、开发替代制冷工质的过程中，逐渐形成了两种替代路线：即以美国、日本为首的国家仍主张使用HFCs[1]，包括开发纯组分的新一代制冷工质或二元、三元共沸和非共沸混合物；德国、瑞士等欧洲国家主张使用自然工质，包括HCs、CO2、NH3等。
二氧化碳跨临界制冷循环摘要：CO2是一种环保型的自然工质，它对臭氧层不产生任何破坏作用且具有较小的温室效应。
本文概述跨临界C02制冷循环的原理，提出几个影响该循环的技术关键。
介绍跨临界CO2循环的相关应用领域，指出CO2作为性能良好的自然工质有着很好的发展前景。
关键词：二氧化碳；制冷；跨临界循环引言由于制冷剂中氯原子对大气臭氧层有破坏作用，《蒙特利尔协议》规定R12 等CFCS（氯氟碳）在制冷工质中被禁用，危害程度较小的R22 等HCFCS（氢氯氟碳）的禁用日期也一再提前。
目前已获应用的R134a，R410A，R407C 等HFCS （氢氟碳）仍是一类新的化学合成物，它们不仅制造成本昂贵，而且已被证明能产生较为严重的温室效应。
另外，随着研究的深入，有可能证明HFCS 在其它方面也有危害。
因此，在制冷系统中对地球生物圈中原来就有的“自然工质”进行研究，已成为近年来的前沿课题之一。
二氧化碳（R744）目前被称作是一种被遗忘的制冷剂，它在19世纪被广泛地使用，从20世纪30年代后被冷落。
现在，大家认为：已经到了使用现代的高新技术重新利用二氧化碳的时候了。
1.CO2制冷二氧化碳基本上不会引起环境问题，它无毒不燃，具有氨和烃类制冷剂所不可及的一些优点。
另外它价廉，与一般的制冷设备和润滑系统都相容。
它可以高度压缩，因此可以利用先进设备及设计大大减小压缩机的体积和管道直径。
它在高压下良好的传热效果是该制冷剂的另一个优点。
总而言之，在满足制冷要求的情况下，使用二氧化碳制冷剂可以大大降低设备的投资。
2.工作原理跨临界蒸汽压缩式制冷循环是利用气体液化后可吸收蒸发（汽化）潜热的特性以达到制冷的目的。
跨临界系统由压缩机C ，气体冷却器G ，内部热交换器I，节流阀V ，蒸发器E 与储存器A组成封闭回路，以CO2为工作介质，气体工质在压缩机C 中升压至超临界压力P2，在T 一S 图上为过程1一2 ，然后进入气体冷却器G 中，被冷却介质（空气或冷却水）所冷却。
商用制冷应用的二氧化碳跨临界制冷系统开发摘要本文探讨了一种商用制冷应用的二氧化碳跨临界制冷系统的开发。
二氧化碳作为环境友好型的自然冷媒已经成功的应用于商用制冷领域,在多种复杂的场合发挥着重要的作用,其应用系统型式多样。
首先，本文对传统制冷系统的不足进行了简要介绍，并提出了采用二氧化碳跨临界制冷系统的优点。
随后，本文详细介绍了该系统的设计原理、工作流程和关键组成部分，包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀等。
然后，本文对该系统的性能和效果进行了分析和评估，实验结果表明该系统具有较高的制冷效率和环保性能。
最后，本文讨论了该系统的未来发展方向和展望，并总结出本文的研究结论。
通过本论文的研究，我们可以发现二氧化碳跨临界制冷系统是一种非常优秀的制冷系统，可以提高制冷效率和降低环境污染，具有广阔的应用前景和市场潜力。
本文介绍了CO2跨临界制冷循环系统研究发展过程,针对系统主要部件的研究及问题进行了分析,总结了CO2跨临界制冷循环系统在商用食品冷冻冷藏、汽车空调、热泵系统、人工冰场等领域应用研究现状,并且展望了CO2跨临界制冷循环系统的发展前景。
关键词：二氧化碳，跨临界制冷系统，商用制冷引言随着全球环境问题的日益严重和能源价格的不断攀升，制冷系统的节能和环保已经成为制冷技术发展的主要方向。
二氧化碳跨临界制冷系统是一种新型的高效、环保的制冷系统，其具有较高的热效率和较低的环境污染，已经成为了制冷技术领域的研究热点。
本文基于此，介绍了一种商用制冷应用的二氧化碳跨临界制冷系统，并对其进行了详细的设计、分析和实验研究。
一、基本原理二氧化碳跨临界制冷系统是一种基于二氧化碳的制冷技术，其原理基于二氧化碳在超临界状态下具有较高的压缩性、传热性和流动性能。
超临界状态是指当二氧化碳的压力和温度超过了其临界点（7.38 MPa和31.1℃）时，二氧化碳就处于超临界状态。
二氧化碳跨临界制冷系统的基本组成部分包括压缩机、换热器、膨胀阀和冷凝器等。
国家速滑馆超大冰面二氧化碳跨临界制冷系统关键技术研究和示范应用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在这篇长文中，我们将详细讨论国家速滑馆超大冰面二氧化碳跨临界制冷系统的关键技术研究和示范应用。
本文旨在探究该系统的技术特点、实验结果以及其对相关领域的意义和影响。
超大冰面二氧化碳跨临界制冷系统是一种基于二氧化碳（CO2）的制冷技术。
该系统以国家速滑馆的冰面为应用背景，利用CO2作为制冷剂，通过跨临界制冷技术来实现冰面的保持和控制。
在本文接下来的章节中，我们将详细介绍国家速滑馆超大冰面二氧化碳跨临界制冷系统的技术原理和关键技术要点。
首先，我们将对该系统的整体结构和各个组成部分进行介绍，包括CO2的选择、制冷装置的设计和系统控制策略等。
随后，我们将重点关注该系统的关键技术研究，包括CO2的适应性研究、系统运行参数的优化以及设备的安全性研究等方面。
在示范应用章节中，我们将介绍该系统在国家速滑馆的实际运行情况，并分析其效果和优势。
最后，本文将对研究成果进行总结，并展望该技术在未来的应用前景。
我们还将探讨该系统对相关领域的意义和影响，例如在大型体育场馆的节能与环保方面的推广价值。
此外，我们还将提出一些后续研究方向，以期进一步完善该系统的性能和应用范围。
通过本文的撰写和研究，我们将深入了解国家速滑馆超大冰面二氧化碳跨临界制冷系统的技术特点和应用价值，为相关领域的技术发展和推广提供重要参考。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要通过对国家速滑馆超大冰面二氧化碳跨临界制冷系统的关键技术进行研究和示范应用，以期达到以下几个目的。
首先，引言部分将对文章的背景和意义进行概述，说明本研究的重要性。
其次，正文部分将详细介绍国家速滑馆超大冰面二氧化碳跨临界制冷系统的整体结构、工作原理和关键技术的研究内容。
其后，我们将展示该系统在实际应用中的示范效果，并进行结果和讨论。
最后，结论部分将对本研究的成果进行总结，并展望该技术在未来的应用前景和对相关领域的意义和影响。
跨临界循环二氧化碳制冷系统研究摘要：本文对co2跨临界制冷循环的典型流程与特点进行了阐述；并从超临界co2特性的研究、co2制冷设备的研究和开发以及co2跨临界循环系统安全和可靠性方面展开论述，分析了二氧化碳跨临界循环制冷的发展趋势。
关键词：二氧化碳；跨临界循环；制冷
中图分类号：tq116.3文献标识码： a 文章编号：
前言：
作为最早的制冷剂之一，co2在19世纪得到了广泛的应用。
到19世纪30年代，世界上约80%的船舶采用了co2制冷，但是当时的co2制冷效率不够高，功耗极大，并逐渐被同期出现的以r12为代表的氟氯烃制冷剂代替。
近年来，制冷剂对臭氧层破坏加剧，且造成了全球温室效应等诸多环保问题，co2作为制冷剂重新出现在公众视野中。
本文将对co2跨临界循环制冷的研究现状和进展进行介绍。
一、co2跨临界制冷循环流程及其特点
co2跨临界制冷循环基本流程
co2跨临界制冷系统流程图如图1所示，压缩机对气体工质进行压缩，使其压力升至超临界压力之上，（f—a过程），进而在气体冷却器内由冷却介质对其进行冷却（a—b过程）；为使制冷压缩机的性能系数（cop）有所提高，在内部回热器中，压缩机将进一步对从气体冷却器中释放的气体进行回气冷却（b—c,e—f过程）；最后
进行节流降压（c—d过程），部分液体发生液化，在进入蒸发器后，湿蒸气发生汽化（d—e过程）进而对附近的介质热量进行吸收，最终达到了制冷目的。
储液器的作用是进行液气分离并负责制冷剂的补充。
图1 co2跨临界制冷系统流程图
本系统的最显著特点是工质的吸热和放热过程在相对应的亚临界区和超临界区分别进行，压缩机的吸气压力要比临界压力低，临界温度高于蒸发温度，循环吸热过程依然在亚临界状态下发生，通过潜热完成换热过程。
但是临界压力低于压缩机的排气压力，所以工质的冷凝过程不同于其在亚临界状态下的过程，而是通过显热实现换热过程。
co2跨临界制冷循环特点
co2跨临界的优点
co2具有无毒、来源丰富、制冷量大等优点。
这是唯一一种天然的、兼备热力特性、环保特性、安全特性的制冷工质。
co2跨临界循环的高能效
在co2跨临界循环系统在运行状态下具有较高的工作压力，但是其压比相对较低，且压缩机的工作效率较高；在超临界状态下，流体所具备的特殊热物理性质使其在流动和换热方面具有极大的
优势，采用co2作为制冷剂使得整个制冷系统能效很高。
在气体冷
却器中，co2 有很大的温度变化，气体冷却器进口处的空气温度有可能近似接近于出口制冷剂的温度，从而减少了高压侧不可逆转传热导致的损失。
co2跨临界循环具有最好的排气压力
co2的临界点为31℃（7.38mpa），其临界温度较低，在采用跨临界循环制冷时，制冷循环的排热过程并不是一个冷凝过程，压缩机的冷却温度和排气压力分别是两个独立的数据。
通过研究表明，循环的cop随着高压侧压力的变化存在一个最大值。
所以，co2跨临界制冷循环系统在各种工况下，存在了与最大cop值相对应的最佳排气压力。
co2跨临界循环对热泵效率有提升作用
在大多数传统的空调系统中，冷凝热都被当作废热直接排放出去，这样不仅对局部环境造成了热污染，也浪费了能量。
在超临界区工质密度持续升高的情况下，循环的放热过程在面对跨临界循环必然有很大的温度滑移。
这种温度滑移匹配于与所需的变温热源，属于劳伦兹循环中特殊的一种，在将其用于热回收过程中，必然会产生很高的放热效率。
这是一种独特的优势，能较好地应用于高温和温差较大所需要的热回收。
co2这种大幅度的温度变化非常适用于水的加热，热泵的效率因此较高。
二、co2跨临界循环设备的研究和开发
在co2跨临界循环中，气体冷却器、制冷压缩机、蒸发器和膨胀机或膨胀阀是其主要设备；辅助设备包括回热器、中间冷却器和
储液器等等。
制冷压缩机
在整个系统运转中，制冷剂对其效率和可靠性影响最大。
容积效率、指示效率是压缩机工作性能的衡量指标。
在压缩过程中，这两个数值主要受气阀和气腔的压力损失、气体与气缸传热、气缸泄露等因素影响。
在诸多因素中，气缸泄露对压缩机性能影响最大。
气缸泄露分为活塞与气缸间隙泄露和出口气阀泄露，在这其中，活塞间隙泄露又是影响压缩机工作状态的最重要因素。
要降低泄露，首先要减小密封长度，然后采取有效措施进行补漏。
（二）气体冷却器
根据超临界状态下co2的特性，以紧凑式微通道换热器为中心展开对气体冷却器的研究和开发。
在超临界状态下，co2的压力较高，出口温度并不依赖于出口压力，所以较大的压降是允许的。
在超临界状态下，co2具有非常好的热传导性，因此制冷剂的流量密度设计相对较大（600—
1200kg/m2s）,所采用的管径也比较小。
（三）蒸发器
制冷剂的物性特点是促使蒸发器向小管径、流量高密度和高换热系数方向发展的主要原因。
“平行流”式的蒸发器性能较高，是蒸发器今后的主要发展方向。
co2平行微管式蒸发器由平行微管、积液管和微管之间的空气肋片构成，与空气冷却器的结构形式相同。
但在蒸发器内，co2的
密度变化幅度高于气体冷却器，所以用于蒸发器的微管数相对也比较多。
（四）膨胀机
对于co2跨临界制冷循环系统来说，膨胀机的设计开发是其中比较困难的一步。
膨胀比的确定、泄露和耐压问题是需要解决的关键问题。
在膨胀机内，co2由超临界状态发生膨胀后转入液态，并进一步膨胀至气液两相区，膨胀机内co2的相态由此变化复杂，且在超临界状态下，co2的物理参数在其向液态转变时会有不稳定性，膨胀比因此很难进行确定。
通过大量的研究报告发现，co2膨胀机在其研制过程中，最关键的就在于其耐压与泄露问题的解决。
三、co2跨临界循环系统的安全与可靠性
co2制冷系统的安全性尚待我们进一步的证明。
首先要对其高压的安全性予以保障。
这要求各个系统部件和管道的设计要满足承压要求，并且在超压状况下系统运行的安全性；其次对co2和润滑油的相互作用的研究需要进一步加强，对co2和橡胶的渗透与爆发性解压作用的研究有待进一步深入，以避免泄漏问题的发生，提高系统安全性与可靠性。
四、结束语
（一）co2制冷循环系统的特点
co2是一种兼备良好的热力特性、环境特性和安全性的自然工质；co2在跨临界状态下循环运行，工作压力较高，但是压比相对
较低，压缩机也有相对较高的效率；在不同工况下，co2跨临界制冷循环中存在与最大cop值相对应的最佳排气压力；co2跨临界制冷循环用于高温和较大温差所需要的热回收具有其特有的优势。
（二）对co2特性在超临界状态下的研究
在超临界下co2特性基本特性已经得到证实与认可，但要想对co2特性在超临界状态下有更精确的掌控，大量的基础性研究工作尚需开展。
（三）对co2制冷设备和系统安全可靠性的开发与研究：
在投入了大量的研究后，co2跨临界制冷循环设备的应用日渐成熟，并逐步向商业化过渡，但仍需进一步的改进与完善。
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