跨临界循环

摘要： 为了分析CO_(2)/HCs混合工质用于单级带膨胀机系统的性能,研究了CO_(2)/R170,CO_(2)/R290,CO_(2)/RE170,CO_(2)/R12704种混合工质的特性,建立单级带膨胀机系统热力学模型,分析了不同混合工质配比对系统性能和高压压力的影响。结果表明:为实现系统跨临界运行,混合工质中HCs的摩尔分数存在上限;对于系统性能,与纯CO_(2)相比,CO_(2)/R1270的最大制冷性能系数COP最高可提升2%,而CO_(2)/R170、CO_(2)/R290以及CO_(2)/RE170则分别降低25%、12%和10%。当高压压力较低时,CO_(2)/R290对系统性能的提升效果最为明显,最高可提升93%。在最优高压压力方面,与纯CO_(2)相比,CO_(2)/R290、CO_(2)/RE170以及CO_(2)/R1270均可降低系统最优高压压力,最大可分别降低13%、10%和7%,而CO_(2)/R170则提升了15%;综合考虑系统性能和降压效果,CO_(2)/R1270和CO_(2)/RE170的综合性能较好,CO_(2)/R290更适用于运行压力较低的设备环境,而CO_(2)/R170综合性能较差。

摘要： 跨临界二氧化碳(CO_(2))制冷循环系统因其节能环保的优势受到国内外专家学者的广泛关注,对该系统的研究在近些年取得了重要进展。介绍了CO_(2)制冷剂的环境优势与应用方式,阐述了跨临界CO_(2)制冷循环系统的基本结构,总结了现有系统的四种优化方案:在系统中增设回热器、利用膨胀机代替节流阀、在系统中增设喷射器和采用双级压缩循环方式,随后分析了各种方案的工作原理及特点,并介绍了每种方案的现有研究内容。CO_(2)作为一种非常具有发展潜力的制冷剂,对其跨临界制冷循环系统进行优化可有效的提升系统的制冷系数(COP),有利于充分发挥系统的节能环保优势,从而促进该类型系统的推广应用。

摘要： 搭建一套跨临界CO_(2)空气源热泵系统,研究在不同压缩机运行频率以及排气压力下循环系统的热力性能,通过实验对比分析频率和排气压力对吸气压力、等熵效率、压缩机功耗、排气温度、CO_(2)质量流量、系统制热量以及制热性能系数COP的影响。结果表明:排气压力不变时,只有吸气压力随着频率的上升而下降,排气温度、CO_(2)质量流量、系统制热量和压缩机功耗都随之增加。系统COP随着排气压力的增加先上升再下降,随着压缩机频率升高,系统COP减小,最优排气压力升高,在最优排气压力下,系统的COP达到峰值。当压缩机运行频率为80 Hz,排气压力为8.4 MPa时,此时最优等熵效率约为0.9,系统COP达到峰值为3.64。

摘要： 自然工质CO 2作为制冷剂,替代氨和氟利昂在低温冷库制冷领域受到关注。针对现阶段CO 2制冷系统,其低蒸发温度范围内实验研究较少的问题,搭建了跨临界CO 2双级压缩两级节流制冷系统实验台,通过改变冷凝压力、低压级电子膨胀阀开度、室内温度,研究制冷系统制冷量和COP的变化趋势。研究结果发现:当冷凝压力为8.5 MPa时,制冷系统性能变化明显,随着低压电子膨胀阀开度从50%变化至100%,系统的制冷量增幅17.89%,COP增幅9.7%。随着室内温度从-34°C变化至-20°C,系统的制冷量增幅44.28%,COP增幅33.33%。在低蒸发温度范围内,合理选取系统运行工况对提升系统性能有重要作用。

摘要： 近年来,由于良好的环境效益和高温出水能力,跨临界CO2循环在制冷热泵领域得到了广泛应用。但较高的回水温度会限制系统的整体性能,因此有必要进行技术改善,提升跨临界CO2循环系统性能。其中,在气体冷却器出口对工质进行过冷就是一种良好的办法。过冷的形式包含多种,如添加回热器、经济器、闪蒸罐及双系统过冷等,其中双系统又分成热电模块、辅助循环以及其他新型组合方式。研究结果表明,以上方式均可以提高跨临界循环系统性能。回热器可使系统获得10%以上的COP增量,而双系统过冷则可以达到20%以上。本文详细讨论了3种过冷方法的应用特点,为学术研究及工程应用提供了参考。

摘要： 对高温型跨临界CO2循环热泵进行热力优化,采用回热器及喷射器提高系统COPh,通过参数计算,分析回热器效能、气体冷却器出口温度和出口压力三种因素对系统性能的影响.分析结果表明:随着回热器效能的增加,系统COPh不断提升,当回热器效能为30％、40％和50％时,最优出口压力为14 MPa,当回热器效能为60％、70％和80％时,最优出口压力为13 MPa;随着气体冷却器出口温度的升高,系统COPh不断降低,对应的最佳出口压力不断增加,当气体冷却器出口温度为60°C时,最佳出口压力为13 MPa,COPh可达3.01;回热器效能与气体冷却器出口温度共同影响出口压力的选择.

摘要： 近年来,由于良好的环境效益和高温出水能力,跨临界CO2循环在制冷热泵领域得到了广泛应用.但较高的回水温度会限制系统的整体性能,因此有必要进行技术改善,提升跨临界CO2循环系统性能.其中,在气体冷却器出口对工质进行过冷就是一种良好的办法.过冷的形式包含多种,如添加回热器、经济器、闪蒸罐及双系统过冷等,其中双系统又分成热电模块、辅助循环以及其他新型组合方式.研究结果表明,以上方式均可以提高跨临界循环系统性能.回热器可使系统获得10％以上的COP增量,而双系统过冷则可以达到20％以上.本文详细讨论了3种过冷方法的应用特点,为学术研究及工程应用提供了参考.

摘要： 在焓差实验室中研制了一套车用二氧化碳(CO_(2))喷射制冷空调系统,在标准汽车空调性能实验台上对不同工况参数下的CO_(2)制冷系统性能进行评估,并对比分析了CO_(2)喷射制冷系统的性能优势.研究结果表明:车用CO_(2)喷射制冷空调系统制冷量与车用CO_(2)常规制冷系统制冷量相当;增大室内侧风量与提高压缩机转速能够有效提升CO_(2)喷射制冷系统的制冷量,喷射器在不同工况下能够提升系统能效比(COP)1.65%~12.60%;室外温度对车用CO_(2)喷射制冷系统的性能影响显著,该系统在高温环境下会出现明显的性能衰减.

摘要： 在蒸发温度较低的工况下,CO2跨临界循环高低压差过大,运行效率下降.针对CO2跨临界循环特性,提出了一种带引射器和经济器的CO2跨临界制冷系统,通过引射器部分回收工质膨胀功减小能量损失,可增加制冷量;合理设计CO2压缩机和中间补气孔,采用经济器进行中间补气可减少系统压缩过程的能量损失.构建了热力学模型,研究表明该系统在较低蒸发温度工况下,相比于基础CO2跨临界制冷系统系统性能可提升40％左右,其中压缩机排气温度可降低40°C左右,有利于系统稳定运行.同时对准二级压缩过程中分段效率计算问题提出近似公式,在一定范围内相比于传统计算方式误差从5％降低至2％.

摘要： 为了比较回热器对不同型式CO2热泵系统性能的影响,建立了5种带回热器CO2跨临界循环的热力学模型,分析了吸气过热度、蒸发温度、高压压力和气体冷却器出口温度对制冷、制热系数的影响,以及蒸发温度、气体冷却器出口温度对最优高压压力的影响,给出了不同循环的适用条件.结果表明:带膨胀机单级、双级压缩系统综合性能较好,制冷COP可分别达到2.83和3.2,制热COP可分别达到3.82和3.6,但都不适合加回热器;回热器对CO2跨临界双级带节流阀回热器循环(TSCV+IHE)性能提高最大,过热度平均每提升5?°C,COP提升约0.1;CO2跨临界单级带喷射器回热器循环(SCEJ+IHE)适用于蒸发温度、气体冷却器出口温度均较低的情况;单级压缩比双级压缩的最优高压压力低0.5～1?MPa;提高蒸发温度和减小气体冷却器出口温度都有利于降低最优高压压力.研究成果可为CO2跨临界循环的性能提高和优化提供参考.

摘要： 着眼于烟气初温为300-600°C的中温烟气余热动力回收,对CO2跨临界循环(CO2-TC)以及分别引入全回热、分流回热、两级压缩等措施形成的改进型循环的性能,以单位质量流量烟气的循环净输出功(循环比净功)最大为优化目标,进行了优化对比分析.结果表明,全回热CO2-TC的比净功和循环热效率,明显高于CO2-TC;在烟气初温较高的情形下,分流回热CO2-TC的有最高的循环热效率,但比净功输出较低;在烟气余热未充分利用的情况下,两级压缩CO2-TC由于压缩功的减小而给出高于CO2-TC的比净功.

摘要： 自然制冷剂CO2相比于其他的制冷剂,具有环境性能优良(ODP=0,GWP=1)、安全性和化学稳定性均较好(安全等级为A1)、与润滑油和材料的相容性较好、单位容积制冷量大、廉价易得等优势,因此,近年来开始备受制冷界的青睐并得到了人们的重新利用.而CO2跨临界制冷循环的提出,可避开其临界温度较低这一制约因素,发挥出其作为制冷工质的其他有利因素.同时,结合汽车空调制冷的特点,CO2跨临界循环应用于汽车空调,可提高汽车空调系统的紧凑性,节约车内空间,并且可有效改善汽车空调系统中制冷剂的泄漏等.因此,CO2已被国际公认为最有希望的新一代汽车空调制冷剂.rn CO2跨临界基本理论循环的性能系数虽低于8134 a制冷基本理论循环，但是在带有回热器的情况下，前者的性能系数反而高于后者，因此对于CO2跨临界循环，要尽可能采用回热器，以提高循环效率;同时，由于CO2的单位容积制冷量远大于8134 a，因此，在相同的系统制冷量下，CO2所需的压缩机尺寸远小于R134a，这也是采用CO2跨临界循环的一大优势所在，即能缩小压缩机尺寸，有效节约车内空间，减轻整个系统的质量;并且，CO2跨临界循环存在一个最优高压侧压力，在该压力下，系统的性能系数达到最大，因此，在指导实际循环时，因尽可能地使高压侧压力接近最优高压侧压力，以获得满意的性能系数。

摘要： CO2跨临界循环与常规亚临界循环均仍属于蒸气压缩式制冷范畴，它与常规制冷循环基本相似。压缩机的吸气压力低于临界压力，蒸发温度也低于临界温度，循环的吸热过程在亚临近条件下进行，换热过程主要是依靠液体蒸发来完成。但压缩机的排气压力却高于临界压力，制冷剂在超临界区定压放热，与常规亚临界状态下的冷凝过程不同，换热过程依靠显热交换来完成，此时制冷剂高压端换热器不再称为冷凝器，而称为气体冷却器。通过运用相关的热力学公式，对CO2跨临界循环的各个过程进行了数值上的理论计算，最终也求得了循环系统的性能系数。

摘要： 工业生产过程中,产生着大量以烟气为载热流体的余热。本文着眼于烟气初温为200～600°C的中温烟气余热的动力回收,以单位质量烟气的循环净输出功(系统比净功)最大为目标函数,开展了跨临界循环(Organic Trans-critical Cycle,OTC)系统工质优选及循环参数优化研究,并与水朗肯循环(H2O-Rankine cycle,H2O-RC)、有机朗肯循环(Organic Rankine cycle,ORC)进行对比分析。结果表明:烟气初温为300、400°C时,OTC优于H2O-RC,随着热源温度提高,受工质热稳定性限制,OTC循环参数优化受到限制,OTC优势下降;烟气初温为500°C时,H2O-RC优于OTC;中温段OTC均优于ORC.

摘要： 在小功率CO2热泵热水器的基础上,设计与构建了一种大功率跨临界循环CO2热泵热水系统.在该跨临界循环CO2热泵热水系统中,采用二级冷却套管式CO2气体冷却器、双毛细管并联组合节流及设置回热器等技术途径,用以提高系统的热力性能.在恒温环境实验室,测试分析了气候参数及运行参数对跨临界循环CO2热泵热水系统稳态热力性能的影响.各种典型气候条件下系统日平均运行性能的测试结果表明,根据气候条件合理地选取运行参数,该系统具有优良的热力性能.系统的制热温度可在60～85°C选取,在环境温度为4.1～27.3°C的气候条件下,其日平均性能系数COP在3.45～4.04之间.

摘要： 近年来, CO2凭借其较好的安全性和稳定性,优良的环境性能和热力性质,开始备受制冷界青睐并且得到了人们的重新启用。而CO2跨临界循环的提出和研究为CO2作为汽车空调制冷剂开辟了新的道路。本文利用VB可视化程序编程首先针对目前广泛使用的汽车空调制冷剂R134a和CO2,就其在汽车空调标准工况下的性能指标进行了对比分析,得出了CO2跨临界循环的应用优势,其次则针对CO2跨临界循环和R134a蒸汽压缩制冷循环的变工况进行了模拟计算,分析了蒸发温度、当量冷凝温度和高压侧压力对循环性能的影响,以便更好地指导实际循环性能的改善。

摘要： 对双节流阀带有平衡储液器的跨临界CO2制冷热泵系统进行试验分析,研究了外部热源和热汇、双节流阀控制、回热器和运行最优压力对系统性能的影响.并在实验研究的基础上,开展了CO2跨临界循环的热力学分析,拟合了系统最优能效比,探讨了运行调节的基本方法.结果表明:热源温度对冷冻水出水温度影响较大,而热汇温度对其影响较小;系统在最优压力范围内能效比较高;双节流阀可以很好的调节高、低压侧压力,热源和热汇恒温槽方便模拟各种外界温度,使试验参数的采集范围更加全面,可以为跨临界CO2制冷热泵系统开发提供更广泛的实验依据.

摘要： 作为一种环境友好、性能优良的制冷工质,CO2已成为第4代制冷剂的研究重点,CO2热泵是目前国际公认的热泵主要发展方向之一.针对CO2热泵机组出水温度高、低环境温度下制热效率高及回水温度越低机组的效率越高的特点,创新性的提出了四种CO2热泵的应用方式:加热冷水提供60°C的生活热水,解决健康与节能的问题;制取高温热水再利用电辅助加热提供生活饮用水;制取的高温热水先利用散热器供暖,回水作为地面辐射供暖用水,夏季用于辐射供冷;制取的高温热水先利用散热器供暖,回水加热冷水作为生活热水.分析了每种系统的运行方式及适用范围,以求充分发挥CO2热泵优势的同时,提供更多使用功能.

摘要： 作为一种环境友好、性能优良的制冷工质,CO2已成为第4代制冷剂的研究重点,CO2热泵是目前国际公认的热泵主要发展方向之一.针对CO2热泵机组出水温度高、低环境温度下制热效率高及回水温度越低机组的效率越高的特点,创新性的提出了四种CO2热泵的应用方式:加热冷水提供60°C的生活热水,解决健康与节能的问题;制取高温热水再利用电辅助加热提供生活饮用水;制取的高温热水先利用散热器供暖,回水作为地面辐射供暖用水,夏季用于辐射供冷;制取的高温热水先利用散热器供暖,回水加热冷水作为生活热水.分析了每种系统的运行方式及适用范围,以求充分发挥CO2热泵优势的同时,提供更多使用功能.

摘要： 作为一种环境友好、性能优良的制冷工质,CO2已成为第4代制冷剂的研究重点,CO2热泵是目前国际公认的热泵主要发展方向之一.针对CO2热泵机组出水温度高、低环境温度下制热效率高及回水温度越低机组的效率越高的特点,创新性的提出了四种CO2热泵的应用方式:加热冷水提供60°C的生活热水,解决健康与节能的问题;制取高温热水再利用电辅助加热提供生活饮用水;制取的高温热水先利用散热器供暖,回水作为地面辐射供暖用水,夏季用于辐射供冷;制取的高温热水先利用散热器供暖,回水加热冷水作为生活热水.分析了每种系统的运行方式及适用范围,以求充分发挥CO2热泵优势的同时,提供更多使用功能.

摘要： 本发明公开一种内燃机余热利用的超临界/跨临界二氧化碳联合循环发电系统，二氧化碳从冷凝器进入工质泵后被压缩为超临界气体，然后该压缩后的二氧化碳气体在工质泵的出口分为两个支路：其中一支路作为跨临界二氧化碳朗肯循环系统的工质，另一支路作为超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环系统的工质。本发明以内燃机尾气余热为热源，依次由超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环回收利用内燃机尾气的高品质余热，由跨临界二氧化碳朗肯循环回收利用内燃机尾气的低品质余热，将动力装置的余热能转化为电能，具有热效率高、结构紧凑、维护保养成本低的特点，可以显著提高动力装置的经济性。

摘要： 用于向一跨临界冷却系统(12)提供超临界冷却的热交换器(10)，它包括：一对长的头部(20、22)、许多长的管子(28)和蛇形翅片(30)，该管子沿头部(20、22)的纵向轴线(24、26)按并排的关系隔开，该翅片在相邻的各对管子之间延伸。每根管子按其自身折叠，以界定管子(28)的至少两条平行的腿(36)，并且有扁平的横截面。管子(28)的平行的腿(36)最好彼此隔开，每条平行的腿的主尺寸D位于一共同的平面内。每个翅片(30)包括交替的翼板(40)和长的间壁(42)，它们平行于平行的腿(36)延伸并位于相邻的管子(28)的平行的腿(36)之间，以将每个翅片(30)的宽度(W)分割成通过翼板(40)彼此相连的分散的翅片元(44)。每个翅片元(44)沿相邻的管子(28)的一条平行的腿(36)延伸。

摘要： 本发明公开一种内燃机余热利用的超临界/跨临界二氧化碳联合循环发电系统，二氧化碳从冷凝器进入工质泵后被压缩为超临界气体，然后该压缩后的二氧化碳气体在工质泵的出口分为两个支路：其中一支路作为跨临界二氧化碳朗肯循环系统的工质，另一支路作为超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环系统的工质。本发明以内燃机尾气余热为热源，依次由超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环回收利用内燃机尾气的高品质余热，由跨临界二氧化碳朗肯循环回收利用内燃机尾气的低品质余热，将动力装置的余热能转化为电能，具有热效率高、结构紧凑、维护保养成本低的特点，可以显著提高动力装置的经济性。

摘要： 本发明提出了回收烟气余热的跨临界与亚临界耦合有机朗肯循环系统，属于工业节能领域。该系统通过一个中间换热器将跨临界与亚临界有机朗肯循环进行耦合，采用跨临界有机朗肯循环膨胀机排汽对亚临界有机朗肯循环的工质进行加热，通过选用适用于不同温区的有机工质，提高耦合循环系统热效率。该系统采用单螺杆膨胀机，可有效地降低单螺杆膨胀机膨胀压力比，提高膨胀机膨胀效率。同时，通过采用超临界压力使蒸发器内有机工质的升温过程与烟气的放热曲线良好匹配，降低蒸发器内的不可逆损失，进一步提高系统热效率。

摘要： 用于向一跨临界冷却系统(12)提供超临界冷却的热交换器(10)，它包括：一对长的头部(20、22)、许多长的管子(28)和蛇形翅片(30)，该管子沿头部(20、22)的纵向轴线(24、26)按并排的关系隔开，该翅片在相邻的各对管子之间延伸。每根管子按其自身折叠，以界定管子(28)的至少两条平行的腿(36)，并且有扁平的横截面。管子(28)的平行的腿(36)最好彼此隔开，每条平行的腿的主尺寸D位于一共同的平面内。每个翅片(30)包括交替的翼板(40)和长的间壁(42)，它们平行于平行的腿(36)延伸并位于相邻的管子(28)的平行的腿(36)之间，以将每个翅片(30)的宽度(W)分割成通过翼板(40)彼此相连的分散的翅片元(44)。每个翅片元(44)沿相邻的管子(28)的一条平行的腿(36)延伸。

摘要： 用于向一跨临界冷却系统(12)提供超临界冷却的热交换器(10)，它包括：一对长的头部(20、22)、许多长的管子(28)和蛇形翅片(30)，该管子沿头部(20、22)的纵向轴线(24、26)按并排的关系隔开，该翅片在相邻的各对管子之间延伸。每根管子按其自身折叠，以界定管子(28)的至少两条平行的腿(36)，并且有扁平的横截面。管子(28)的平行的腿(36)最好彼此隔开，每条平行的腿的主尺寸D位于一共同的平面内。每个翅片(30)包括交替的翼板(40)和长的间壁(42)，它们平行于平行的腿(36)延伸并位于相邻的管子(28)的平行的腿(36)之间，以将每个翅片(30)的宽度(W)分割成通过翼板(40)彼此相连的分散的翅片元(44)。每个翅片元(44)沿相邻的管子(28)的一条平行的腿(36)延伸。

摘要： 一种二氧化碳跨临界跨流态热力循环系统及工作方法，该系统包括高温热源、汽轮机、回热系统、冷却系统、压缩机和低温泵；本发明还公开了该系统的工作方法。本发明是一种全新的热力循环系统，系统理论计算循环效率远远超过了同条件下现有的热力循环系统，且实现了零成本、100％的碳捕集；与现有超临界二氧化碳动力循环系统相比，仅低温泵到汽轮机入口段为高压运行，其余设备均为低压运行，高压设备数量大大减小，建设成本大大降低，安全性大幅提高；液化天然气、太空环境可在冷却系统中作为低温热源，在航天、航海等领域应用中性能优异、潜力巨大。

摘要： 本实用新型涉及船舶余热发电技术领域，公开了一种船舶余热驱动CO2超临界发电耦合跨临界制冷循环系统，包括：循环工质为CO2的超临界二氧化碳发电系统，包括：热能回收器、膨胀机、发电机、发电循环回热器、混合器I、海水淡化换热器、气体冷却器、分流阀I以及高压压缩机；二氧化碳跨临界制冷系统，包括：中压压缩机、混合器I、所述海水淡化换热器、气体冷却器、分流阀I、过冷器、海水泵II、制冷循环回热器、膨胀阀I、气液分离器、分流阀II、高温蒸发器、膨胀阀II、蒸发冷凝器、低压压缩机以及混合器II。本实用新型有效利用二氧化碳的热力性能可以在余热回收工况和制冷工况上的耦合效应，实现了发电功能和制冷功能的组合设计。

摘要： 一种二氧化碳跨临界跨流态热力循环系统，该系统包括高温热源、汽轮机、回热系统、冷却系统、压缩机和低温泵；本实用新型还公开了该系统的工作方法。本实用新型是一种全新的热力循环系统，系统理论计算循环效率远远超过了同条件下现有的热力循环系统，且实现了零成本、100％的碳捕集；与现有超临界二氧化碳动力循环系统相比，仅低温泵到汽轮机入口段为高压运行，其余设备均为低压运行，高压设备数量大大减小，建设成本大大降低，安全性大幅提高；液化天然气、太空环境可在冷却系统中作为低温热源，在航天、航海等领域应用中性能优异、潜力巨大。

摘要： 本发明公开了一种跨临界循环提供两级吸收热的复合制冷系统由跨临界压缩子系统、高压吸收子系统和低压吸收子系统组成，是一种新型闭式压缩吸收复合系统，通过合理的能量耦合，使高压吸收子系统和低压吸收子系统的发生热量全部来自于跨临界压缩子系统，同时使两级吸收低压级可利用余热品味降低，提高了跨临界压缩机出口排气余热量的利用率，使吸收式子系统无需额外的热量输入，仅需压缩机等必须的电能输入，具有良好的独立性和适用范围；与单纯跨临界压缩循环相比，复合系统循环COP可提高约30％～40％，具有良好的经济性。