CO2制冷完整版本.pptVIP

*制冷与低温技术原理3.8CO2制冷**环境性能优良。CO2是天然工质，ODP=0，GWP=1。CO2临界点温度31℃。制冷循环性能良好：工作压力高，压比小，压机效率高；超临界流体，传热和流动性良好；气体冷却器中变温幅度大，适合水的加热；效率高，能效可与传统氟利昂制冷剂竞争。存在问题：跨临界循环时，气体冷却器CO2处于超临界，压力与温度相互独立，多了一个自由度；高压侧的气体冷却器无相变，温降大；CO2节流从过热气体变为两相状态，熵增大明显，节流损失大；运行压力高；目前效率较低；3.8.1近临界和跨临界循环3.8CO2制冷**临界点以上等温线出现水平段，当排气压力增大时，焓值显著减小。制冷剂热物性决定了制冷循环和流程部件。3.8CO2制冷**冷却器出口温度T3影响蒸发器进口干度，是影响CO2跨临界制冷循环性能的关键因素。T3温度取决于冷却介质温度和传热表面积。CO2跨临界循环时，当冷却器出口温度T3恒定时，提高排气压力，可增大制冷量与COP。冷凝器出口温度T3与其对应的最佳排气压力，使COP达到最大值。T3变化时，相应调整排气压力以使循环具有较大的COP值；温度T3越低，使COP最大的排气压力越低。T3越高，则COP越小，且提高排气压力使COP增大幅度越小。3.8.1近临界和跨临界循环3.8CO2制冷**3.8.1近临界和跨临界循环冷却器出口温度T3和对应的最佳排气压力，二者共同作用使COP达到最大值；梅辛特确定最佳排气压力图解法：过点3作等温线的切线，过点2作等熵线的切线，两切线的交点O，交点O对应的比焓值等于1点的比焓值时，COP达到最大值。工程上，采用气体冷却器出口温度T3和最佳排气压力的拟合关系式，作为控制依据。3.8CO2制冷**3.8.1近临界和跨临界循环当气体冷却器出口温度T3降低2℃，会使最大COP值提高达11%，对应的最佳排气压力降低达0.5MPa。3.8CO2制冷**3.8.2CO2跨临界循环的应用装置CO2跨临界汽车空调与传统蒸气压缩式制冷的区别：高压侧气体无凝结换热；系统压力高，接近10.0MPa；压比小。低压储液器：节流装置控制信号为排气压力，蒸发器出口会带液。回热器优点：可降低CO2节流前的温度，相当于降低气体冷却器出口温度T3，提高制冷量与COP。缺点：提高吸气过热度和排气温度，吸气密度下降，单位容积制冷量减小。总体评价：CO2回热有利。3.8CO2制冷**3.8.2CO2跨临界循环的应用装置CO2跨临界热泵热水器与传统蒸气压缩式比较：CO2气体降温曲线与加热介质温升曲线匹配良好；出水温度可达90℃；环温较低时，制热量和能效衰减幅度小。3.8CO2制冷**气体冷却器出口温度T3和最佳排气压力，以使COP最大；排气压力是电子膨胀阀开度的控制信号；蒸发器出口过热度不受控，因此需设置气液分离器。是否设置回热器取决于气体冷却器出口温度T3和冷却压力。压比很小，排气温度不会太高。因高压侧为单相气体，对充灌量也比较敏感。