CO2跨临界双级压缩喷射制冷循环热力学分析.pdf

第32卷第5期 太阳能学报 V01．32．No．5 2011年5月 ACTAENERC眦鲫。AR璐SINICA May，2011 C02跨临界双级压缩／喷射制冷循环热力学分析 谢英柏，刘迎福，汤建成，孙刚磊 (华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，保定071003) 摘要：建立了同时采用双级压缩和利用喷射器代替节流阀的c02跨临界双级压缩／喷射制冷循环模型，在系统 稳定运行的条件下，分析了高压压力、气体冷却器出口温度、蒸发温度和高、低压压缩机吸气过热度对循环性能的 影响，并与cQ跨临界单级压缩，喷射制冷循环和双级压缩制冷循环进行了比较。结果表明：在给定条件下，双级 压缩／喷射循环的性能系数明显优于其他两种循环；随着气体冷却器出口温度的升高和蒸发温度的降低，循环的性 能系数分别降低了54．9％和43．2％，并且其下降速度大于双级循环的性能系数下降速度；高、低压压缩机吸气过热 度升高均导致双级压缩，喷射循环性能系数降低。 关键词：c02跨II缶界制冷循环；双级压缩；喷射器；热力学分析 中图分类号：TB65 文献标识码：A O引言 环模型，分析了系统稳定运行时高压压力、气体冷却 器出口温度、蒸发温度和高、低压压缩机吸气过热度 作为CFCs和HCFCs制冷剂的有力替代者，自然 工质co’越来越受到国内外制冷界的重视【l。]。对双级压缩／喷射制冷循环性能系数的影响，并与 c02跨临界单级压缩／喷射制冷循环和c02跨临界 C02作为制冷剂，具有良好的流动和传热特性、ODP 双级压缩制冷循环进行了比较，旨在为C仅跨临界 为0、GWP为1、安全无毒、单位容积制冷量大和系统 制冷循环系统的优化设计提供参考。 结构紧凑等诸多优点。但由于其临界温度(31．1℃) 低于典型夏季工况的环境温度(35℃)，系统通常在 1 CO：跨临界双级压缩／喷射制冷循 跨临界条件下运行，运行压力较常规制冷剂高很多， 环 而且系统的效率较低。因此，推广和应用C02跨临 界制冷循环的关键是提高系统的循环效率。 图l和图2为c02跨临界双级压缩／喷射制冷 采用双级压缩【6刮可减小压缩机耗功，有效提 循环的流程图和p-h图。 高c02跨临界循环的性能系数(COP)。利用喷射器喷射器出口的气液两相混合物在气液分离器内 代替节流阀不但可减小节流损失、回收压力能、提高 分为两路：饱和蒸气经过一段管路过热后进入低压 压缩机吸气压力、减小压缩机耗功，还具有结构简 压缩机，压缩至中间压力P：进人中间冷却器，经过 单、成本低、无运动部件和不易损坏等优点。理论分 中间冷却器冷却的蒸气被吸入高压压缩机，压缩后 析表明，c02跨临界喷射制冷循环的COP比回热循 的高压蒸气进入气体冷却器，气体冷却器出口的 环高18．6％，比常规循环高22．O％【10]。实验研究结c02气体经过喷射器主喷嘴后成为低压高速流体， 果表明，cq跨临界喷射制冷循环系统的制冷量和 作为工作流引射来自蒸发器的低压饱和蒸汽，两者 COP比常规循环分别提高了8％和7％，喷射器能够在混合室内混合成状态6，然后经过扩压室增压减 减小约14．5％的节流损失[11J，文献[12，13]对几种不速后流出喷射器；饱和液体经过节流阀节流作用后 同形式的c02跨临界喷射循环进行了优化分析。 进入蒸发器，在蒸发器中蒸发产生制冷效应，蒸发后 本文建立了C02跨临界双级压缩／喷射制冷循 的低压蒸气被引