PDF《膨胀机与喷射器跨临界二氧化碳循环比较研究》

膨胀机与喷射器跨临界二氧化碳循环比较研究 郭兴龙? ,宋新南,胡自成 (江苏大学能源与动力工程学院,镇江 212013) [摘要] 减少跨临界二氧化碳热泵循环高压截流损失的方案主要有膨胀机和喷射器两种.

建立了跨临界 二氧化碳节流阀循环模型、膨胀机循环模型和喷射器循环模型.研究了在典型的家用热泵热水器工况下采 用不同循环时,气体冷却器工质进出口温度对循环性能和高压侧压力的影响.研究结果表明,气体冷却器 工质出口温度低于 40℃时,膨胀机循环效率高于喷射器循环;

气体冷却器工质出口温度高于 40℃时,膨 胀机循环效率低于喷射器循环;

膨胀机循环与截流阀循环的高压侧压力相同,低于喷射器循环. [关键词] 跨临界二氧化碳循环;

膨胀机;

喷射器 Comparative Study on the Transcritical Carbon Dioxide Cycle with Expander and Ejector GUO Xing-long* , SONG Xin-nan, HU Zi-cheng (School of Energy and Power Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China);

[Abstract] The methods to decrease the high pressure throttling loss in transcritical carbon dioxide heat pump cycle include expander and ejector. The transcritical carbon dioxide cycle models with a throttling valve, with an expander and with an ejector were developed. The effect of gas cooler outlet temperature and inlet temperature of the carbon dioxide on the cycle performance and discharge pressure was investigated. The calculation result shows that when the gas cooler outlet temperature of the carbon dioxide is below 40℃, the performance of expander cycle is higher than that of the ejector cycle;

when the gas cooler outlet temperature of the carbon dioxide is above 40℃, the performance of expander cycle is lower than that of the ejector cycle;

the discharge pressures of the expander and throttling valve are same, and are lower than that of the ejector cycle. [Keywords] Transcritical carbon dioxide cycle;

Expander;

Ejector *郭兴龙(1981-) ,男,博士,讲师,主要研究方向:制冷与低温系统优化设计,通讯地址:江苏大学能源与动力工程学 院,邮编:212013.Email:[email protected]. 基金项目:江苏大学高级专业人才科研启动基金(11JDG042) . 本论文优选自中国制冷学会

2011 年学术年会论文.

0 引言 天然制冷剂二氧化碳以其不燃、无毒、零臭氧 破坏指数(ODP)和微弱的温室效应指数(GWP),在 氟利昂制冷剂的替代方面显示出巨大的潜力,特别 是在热泵热水器领域,CO2 显示出独特的优势,近 年来成为研究的热点之一.相比于传统制冷剂,跨 临界 CO2 系统运行压力高,节流前后压差高达约 7MPa,节流损失大,减少节流损失是提高 CO2 系 统的关键[1~2] .目前提出的解决方案主要有膨胀机 [3~4] 和喷射器[5~8] 两种.国内外学者对带喷射器和膨 胀机的 CO2 跨临界循环进行了热力学分析、系统模 拟与实验等方面研究.日本 Denso 公司成功实现了 带喷射器的 CO2 热泵热水器的商业化.已有的膨胀 机循环与喷射器循环研究主要在集中在空调工况, 对于喷射器循环与膨胀机循环在热水器工况下的 对比分析鲜有报道.

1 循环流程描述 基本 CO2 跨临界节流阀循环流程如图

1 实线所 示,从压缩机出来的高压气流先后经过气体冷却器 内与热水的换热过程 1-2,等焓节流过程 2-3,蒸发 器内与空气的换热过程 3-4, 压缩过程 4-1 完成整个 循环. 图2实线 1-2-3-4-1 循环过程表示了基本跨临 界节流阀循环热力过程,各状态点与图