CO2跨临界双级压缩/喷射制冷循环热力学分析

建立了同时采用双级压缩和利用喷射器代替节流阀的CO2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CO2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.     

三种CO2跨临界制冷循环热力分析

通过建立热力学模型,对三种不同的CO_2跨临界制冷循环进行研究,系统地分析了排气压力、气冷器出口温度、蒸发温度等参数对循环系统性能的影响。研究结果表明:三种循环的COP都随排气压力升高先增后减,随气冷器出口温度升高而减小,随蒸发温度升高而增大;通过单级压缩循环与两级压缩循环的COP对比,可以发现相同条件下,CO_2两级压缩循环的COP比单级压缩循环高;对两种两级压缩循环进行对比,可以发现带闪蒸器的制冷循环系统的COP高于带中冷器的制冷循环系统的COP。     

CO_2跨临界双级压缩带高压膨胀机制冷循环性能研究

通过建立模型,分析比较了CO_2跨临界双级压缩带节流阀与带高压膨胀机制冷循环的性能。结果表明:双级压缩CO_2跨临界带节流阀与带高压膨胀机制冷循环的最佳中间压力并不是高低压的几何平均值;在一定的气体冷却器出口温度下,双级压缩CO_2跨临界带高压膨胀机制冷循环有一个最佳高压侧排气压力,与带节流阀循环相比,其最大COP可提高10%,但高压侧压力超过最佳值后,高压膨胀机对系统COP的影响逐渐变得不明显;在双级压缩CO_2跨临界带高压膨胀机制冷系统优化设计过程中,中间冷却应采用完全冷却型式。     

不同型式CO_2跨临界循环模拟计算与性能研究

为提高CO_2跨临界循环的性能,提出膨胀机循环,回热器循环,双级压缩循环,双级压缩膨胀机循环,喷射器循环等几种型式,并建立数学模型,进行模拟计算和性能对比研究。结果表明,单级回热循环能够提高系统的COP,但会导致压缩机排气温度的升高。膨胀机代替节流阀是提高CO_2跨临界循环性能的有效途径,且在双级压缩中提升更为明显。双级压缩循环能使排气温度明显降低,可靠性较高,而单级喷射循环在性能系数和压缩机高压排气温度两方面均居中。     

混合工质ORC耦合CO2跨临界发电系统性能研究

为了实现低温热能的充分回收利用,在混合工质ORC循环发电基础上,提出一种利用CO_2跨临界循环与其耦合的发电系统。基于热力学第一、第二定律,建立相应热力学模型,并编写计算程序,确定系统运行条件,分析蒸发温度T1、跨临界蒸发压力p01及热源温度T_g等参数变化对耦合系统性能的影响,并将其与采用相同混合工质的ORC系统进行比较。结果表明:随蒸发温度提高,跨临界循环部分输出功逐渐增加,而ORC部分由于冷凝温度提升所减少的输出功逐渐降低。在T_g为373.00K时,若T_1为340.00、354.00K,耦合系统较基本ORC系统输出功分别增加15.77、113.53kW。随跨临界蒸发压力p_(01)变化,耦合系统输出功及效率均有先减小后增加再降低的规律,存在一最佳跨临界压力,且表现为随热源温度降低,耦合系统性能优越性逐渐明显。若T_g为373.00或403.00K,则耦合系统较基本ORC系统分别增加19.16、7.18kW。在蒸发温度较高或热源温度较低时,采用耦合系统具有重要意义。     

应用于溶液除湿空调中跨临界CO_2循环热泵的性能优化分析

介绍CO_2跨临界循环与溶液除湿一体化空调系统的运行原理,确定应用于溶液除湿空调的CO_2跨临界循环的温度及压力范围,建立循环性能分析模型。以1 kg/s制冷剂流量为基准,用经过验证的Coolpack软件对系统进行模拟优化分析研究,分析跨临界CO_2循环不同蒸发温度、冷却器出口温度以及压缩机排气压力对系统COP的影响,为跨临界CO_2循环热泵在溶液除湿空调中的应用提供理论支持。     

跨临界CO2热泵系统性能研究

建立了跨临界CO_2热泵热水系统及其主要部件的数学模型并进行了模拟,利用自行搭建的跨临界CO_2热泵实验台进行了相关的实验研究。分析比较了气冷器的出口水温、气冷器的制热量与系统COP_h值(跨临界CO_2热泵系统)的仿真值与实验值,结果表明实验值与仿真值较为吻合,建立的系统模型准确性较高。利用仿真与实验的手段,研究了不同的冷却水流量和冷却水温度对跨临界CO_2热泵系统的性能影响。研究结果表明:系统运行时外部参数冷却水温度和流量及蒸发温度的变化将引起系统性能参数(制热量Q、系统COP_h值)变化,尤其是气冷器进口水温对系统性能的影响最大,为了保证气冷器中CO_2工质实现跨临界循环,降低气冷器进口水温是关键因素。     

采用双节流装置的CO2引射制冷系统的变工况性能实验研究

对采用双节流装置的跨临界CO_2引射制冷循环系统在不同工况下的性能进行了实验研究,比较了影响引射器性能和系统COP的因素。实验结果表明,在固定引射器几何尺寸的条件下,气体冷却器出口压力为8.5MPa、蒸发温度为-5和-1℃时,引射比随气冷器出口温度的增大而逐渐增大,系统COP则呈下降趋势;当气冷器出口温度为41℃、蒸发温度为-5℃时,工作流体、引射流体质量流量及引射比均随着气冷器出口压力的增大而出现不同程度的增加,系统COP则呈下降趋势。在相同工况条件下,采用两段式喷嘴引射器的双节流跨临界CO_2制冷系统的COP整体上大于传统带有膨胀阀的跨临界CO_2制冷系统的COP。     

太阳能喷射/压缩复合制冷循环性能研究

研究了一种太阳能喷射/压缩复合制冷循环,由太阳能集热子系统、喷射制冷子系统及压缩制冷子系统组成,系统充分利用热电两种能源以及两种制冷方法各自的优点,优化喷射制冷子系统工作性能的同时,改善压缩式子系统的工作条件,从而提高复合制冷循环性能的同时节约高品位电能。采用性能较好的高蒸发温度式喷射制冷带走压缩机排气余热具有实际意义。通过数值模拟的手段分析系统性能及其主要影响因素,并优化工作条件。研究表明,与相同工作条件下的单压缩制冷循环相比,复合制冷循环工作日全天候运行时电力性能系数提升约为31.5%,节电优势显著。存在一个最佳的喷射子系统蒸发温度使得复合制冷循环性能系数达到运行工况的最大值。     

环保型CO2热泵系统的理论分析与性能测试

由于CFCs和HCFCs等人工合成制冷剂对环境产生不利影响,CO2作为自然工质得到了日益重视.CO2的临界温度为31℃,一般采用跨临界循环方式,但其循环性能低于合成工质.对跨临界CO2热泵系统性能进行的热力学分析和实验测试表明:当气体冷却器出口温度一定时,跨临界CO2热泵循环存在一个最优运行压力;在相同工况下,随着蒸发温度的升高,系统的性能系数逐渐增大:气体冷却器出口温度越低,整个系统运行的效率越高.因此,在跨临界CO2热泵系统设计和运行过程中,应综合考虑蒸发温度、气体冷却器出口温度以及运行压力的影响,使系统性能最优.     

喷射器在船舶冷库节能中的应用与实验研究

船舶多温单机（简称为高、低温冷库）系统中，常用背压阀（蒸发压力调节阀），来调节各高温库的蒸发温度；但忽略了由此使系统的能量发生的无形的损耗，效率也有所下降，鉴于目前这种状况，本文提出了以喷射器为基础的船舶高，低温冷库制冷新循环。不但可调节高温库的蒸发温度，而且也可使压缩机的回气压力得到提高，压缩机排气温度降低。单位容积制冷量上升，制冷系数提高，Yong效率提高，达到了节能的目的。     

A combined power and ejector refrigeration cycle for low temperature heat sources

A combined power and ejector refrigeration cycle for low temperature heat sources is under investigation in this paper. The proposed cycle combines the organic Rankine cycle and the ejector refrigeration cycle. The ejector is driven by the exhausts from the turbine to produce power and refrigeration simultaneously. A simulation was carried out to analyze the cycle performance using R245fa as the working fluid. A thermal efficiency of 34.1%, an effective efficiency of 18.7% and an exergy efficiency of 56.8% can be obtained at a generating temperature of 395 K, a condensing temperature of 298 K and an evaporating temperature of 280 K. Simulation results show that the proposed cycle has a big potential to produce refrigeration and most exergy losses take place in the ejector.     

船舶高低温冷库的(火用)分析应用与实验研究

船舶多温单机 (简称为高、低温冷库 )系统中 ,常用背压阀 (蒸发压力调节阀 )来调节各高温库的蒸发温度 ;但忽略了由此使系统的能量发生了无形的损耗 ,效率也有所下降。鉴于目前这种状况 ,提出了以喷射器为基础的船舶高、低温冷库制冷新循环 ,可使系统的火用效率提高 ,达到了节能的目的。     

有机郎肯循环复合系统中喷射器能量分析

有机郎肯循环利用太阳能、地热能和余热驱动,是回收余热、实现能源可持续发展的一个很好途径。有机郎肯循环可与喷射制冷循环结合,可同时提供电能和冷量。喷射器内部流体的不可逆混合引起的能量损失,是该系统最大部分的能量损失。着眼喷射器内部流场分布和机理,分析工作参数和几何参数对其性能的影响,以优化喷射器设计,减小系统能量损失,提高带有喷射器的有机郎肯循环复合系统的效率和节能潜力。结果显示,提高引射压力和出口压力会导致喷射器内部更多能量损失,制约整体系统的性能;在给定工况下,可通过钝化喷嘴内壁面、喷嘴处于最佳位置使喷射器达到最大喷射系数、最优性能,和最小的能量损失。     

发生温度对太阳能喷射式制冷系统性能的影响研究

为了确定发生温度对太阳能喷射式制冷系统性能的影响,基于太阳能喷射式制冷系统试验台,以蒸发温度、冷凝温度及室内环境温度为定量,发生温度为变量进行了试验研究.试验结果表明:当喷射器结构确定时,喷射系数ER、系统性能系数COP和机械性能系数COP_m均不会随着发生温度的升高一直增大,系统必然存在一个最佳的发生温度使其性能达到最佳.研究可为今后最佳发生温度的选择及实际应用中如何维持系统高效运行提供理论指导.     

CO2跨临界循环与传统制冷循环的热力学分析

以热力学第二定律和卡诺定理为基础，提出了一种新的热力学分析方法-当量温度法，并以此为基准对各种制冷循环进行了分析。与传统分析方法相比，当量温度法可以得出更加公正、合理的结论。     

中温地热能驱动的跨临界有机朗肯-蒸气压缩制冷系统的火用分析

建立中温地热能驱动跨临界有机朗肯−蒸气压缩制冷系统的火用分析热力学模型,采用R143a作为系统循环工质,探讨膨胀机入口压力、地热流体进口温度、冷凝温度、蒸发温度对火用效率的影响规律,分析系统各个部件的火用损失。计算结果表明：合理的膨胀机入口压力应该小于1.8倍临界压力;存在最佳的地热流体进口温度使得系统的火用效率最大;降低冷凝温度和提高蒸发温度都可以提高?效率,但需要增加换热器等效换热面积作为代价;冷凝器、发生器、膨胀机、节流阀、压缩机、蒸发器、工质泵的火用损失依次降低;随着地热流体进口温度升高,冷凝器及发生器的火用损失所占的比例增大,其它部件的火用损失对应的比例则降低。本文可以为跨临界有机朗肯−蒸气压缩制冷系统的设计提供依据。     

An experimental investigation of steam ejector refrigeration system powered by extra low temperature heat source

A steam ejector refrigeration system is a low capital cost solution for utilizing industrial waste heat or solar energy. When the heat source temperature is lower than 80 °C, the utilization of the thermal energy from such a low-temperature heat source can be a considerable challenge. In this investigation, an experimental prototype for the steam ejector refrigeration system was designed and manufactured, which can operate using extra low-temperature heat source below 80 °C. The effects of the operation temperature, the nozzle exit position (NXP) and the diameter of the constant area section on the working performance of the steam ejector were investigated at generating temperatures ranging from 40 °C to 70 °C. Three ejectors with a same de Laval nozzle for the primary nozzle and three different constant-area sections were designed and fabricated. The experimental results show that a steam ejector can function for a certain configuration size of the steam ejector with a generating temperature ranging from 40 °C to 70 °C and an evaporating temperature of 10 °C. For a given NXP, the system COP and cooling capacity of the steam ejector decreased until inoperative as the diameter of the constant area section reduced. The results of this investigation provided a good solution for the refrigeration application of the steam ejector refrigeration system powered by an extra low-temperature heat source.     

A SOLAR EJECTOR COOLING SYSTEM USING REFRIGERANT R141b

A high-performance solar ejector cooling system using R141b as the working fluid was developed. We obtain experimentally a COP of 0.5 for a single-stage ejector cooling system at a generating temperature of 90°C, condensing temperature of 28°C, and an evaporating temperature 8°C. For solar cooling application, an optimum overall COP can be obtained around 0.22 at a generating temperature of 95°C, evaporating temperature of 8°C and solar radiation at 700 W m⁻².     

Experiments on vapour jet refrigeration system suitable for solar energy applications

Experiments are carried out on a R11 vapour jet refrigeration system (VJRS) to study the influence of ejector configuration and operating conditions on the performance. Eight ejector configurations, formed out of five nozzles and seven diffusers are investigated. The influence of boiler temperature, which represents the solar energy collection temperature, and that of evaporating temperature, which denotes the cooling load temperature, are studied. Overall COPs in the range of 0.08-0.33 and evaporating temperatures in the range of −3–18°C are obtained for boiler temperatures from 75 to 85°C. Ejector configuration has significant influence in deciding the operating range.