采用两段式引射器的跨临界CO2两相流制冷系统性能的数值模拟

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跨临界CO2制冷系统的Matlab仿真实验

跨临界CO2制冷系统的Matlab仿真实验
张云峰;焦玉琳;王新华
【期刊名称】《食品与机械》
【年(卷),期】2008(024)005
【摘要】运用Matlab中Simulink的功能,针对跨临界CO2制冷系统,采用集中参数法建立动态仿真模型,并求解计算.通过仿真跨临界CO2制冷循环的试验过程,分析相关重要运行参数对跨临界CO2制冷系统性能的影响.
【总页数】5页(P73-77)
【作者】张云峰;焦玉琳;王新华
【作者单位】长沙理工大学能源与动力工程学院,湖南,长沙,410076;商丘职业技术学院,河南,商丘,476000;商丘职业技术学院,河南,商丘,476000
【正文语种】中文
【中图分类】TS2
【相关文献】
1.膨胀阀开度对跨临界CO2制冷系统(火用)损失影响的实验研究 [J], 马娟丽;刘昌海;周骞;陈兴亚;侯予
2.两级蒸发对跨临界CO2引射制冷系统影响的实验研究 [J], 郑立星;邓建强;何阳
3.带回热器的跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究 [J], 孔海利;郭宪民;李添龙;李倩;王冬丽
4.CO2跨临界制冷系统在饮料现调机中的实验研究 [J], 葛住军; 王培文; 田立强
5.回热器对电动汽车跨临界CO2制冷系统影响的实验研究 [J], 方健珉;王静;孙西峰;殷翔;曹锋
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两级节流跨临界CO2引射制冷系统性能模拟及实验研究

两级节流跨临界CO2引射制冷系统性能模拟及实验研究CO2作为一种天然制冷剂,其ODP值为0、GWP值为1,非常符合我们对环境保护的要求。

传统跨临界二氧化碳制冷系统压力高,节流损失较大,因此提升系统COP意义重大。

本文采用针阀和引射器两种节流装置对系统进行两级节流,其中第一节流装置用来控制高压侧压力,第二节流装置控制蒸发温度并回收部分膨胀功。

本文主要对系统中的第二节流装置引射器进行了数值模拟和实验研究,研究了不同工况条件下的系统性能,分析了系统性能的影响因素;实验对比了第二节流装置采用引射器和使用传统节流装置对系统性能的影响。

本文使用ANSYS CFX对不同尺寸的引射器内部流动及性能进行了数值模拟,分别模拟了不同引射器进口压力条件下引射器内部速度场、温度场、压力场及引射比。

模拟结果表明:二氧化碳在引射器中速度整体上呈先增加后减小的趋势;压力、温度在第二喷嘴喉部处出现快速下降;对喷嘴距分别为0mm、9mm、15mm 的引射器内部的速度分布、压力分布、温度分布及引射比等参数的模拟。

结果表明,喷嘴距为9mm时引射器的引射比最大。

同时,对混合室长度分别为92mm、124mm的引射器模拟结果表明,混合室长度为124mm的引射器性能高于于混合室长度92mm的引射器性能。

实验数据表明,在固定蒸发压力和气冷器出口温度时,压缩机功耗随排气压力的增加呈增加趋势,制冷量及系统性能系数随排气压力的增加呈先增加后减小的趋势,在排气压力为9MPa时系统性能达到最值。

对于不同的工况条件,系统性能系数随喷嘴距的增加呈先增加后减小的趋势,在喷嘴距为9mm时系统性能系数取得最大值。

混合室长度分别为92mm、124mm的引射器实验数据表明,使用混合室长度为124mm引射器的系统性能系数大于混合室长度92mm引射器的系统性能系数。

这些结论与数值模拟结论是一致的,但引射器引射比模拟值要高于实验值。

引射器节流与传统节流的比较结果表明,在相同的实验工况条件下,使用引射器节流装置减少了的二氧化碳节流损失,提升了二氧化碳制冷系统性能。

跨临界CO2热泵热水系统标准化热水供应的仿真模型与实验研究

跨临界CO2热泵热水系统标准化热水供应的仿真模型与实验研究王哲龚毅吴学红侯锋李亚强郑州轻工业学院制冷与低温研究中心河南郑州450002摘要：使用CO2天然制冷剂作为空气源或水源热泵介质技术已经逐步商业化，跨临界CO2热泵热水系统的研究有助于节能减排，优化住宅热水供应。

本文的目标是在研究不同热水需求量变化对热泵热水系统性能影响的实验基础上，针对热泵和水箱系统的相关性能参数建立了跨临界CO2热泵和储水箱的数学模型。

实验结果表明：在±20%热水需求量变化范围内，热泵系统性能参数呈现平稳变化趋势；高压侧压力对热泵系统COP和热水流量，温度等参数均有影响。

关键词：跨临界CO2、热泵、COP、水箱、仿真模型、实验研究Experimental Study and Simulation Model of a CO2Transcritical Heat Pump Water Heating System under a Standardized Demand Wang Zhe GongYi Wu-Xuehong HouFeng Li-YaqiangZhengzhou University of Light Industry,Henan Zhengzhou450002Abstract:Water-to-water or air-to-water heat pumps using CO2as a natural refrigerant have been developed and commercialized.They are expected to contribute to energy saving in residential hot water supply.The goal of this paper is in experimental basis on the different hot water demand changes in the heat pump and hot water system performance ing of performance parameters to establish the mathematical model of a transcritical CO2heat pump and storage tank.The experimental results show that:in the range of±20%of hot water demand,heat pump system performance parameters show a steady trend;The high-pressure side pressure changes affect the COP of the heat pump system and the flow and temperature of the hot water system.Keyword:Transcritical CO2,Heat pump,COP,Water tanks,Simulation model,Experimental study 1.引言使用自然工质CO2的空气源和水源热泵热水器已经逐步走向商业化，而通过实际验证跨临界CO2热泵热水系统的应用有助于节能减排，优化住宅热水供应等[1]。

超临界CO2冷却换热特性数值模拟

计算中使用了结构化的四边形网格，对计算结并果进行了网格独立性验证。在壁面附近均设置边界层，由于近壁面处温度梯度较大，引起物性变化，从而
造成较大的密度梯度，而在划分网格时对壁面网格因
ｉｅｅｏｉｙＷｉｈｉｃｅｓｓｆＣＯ２ｉｌｔＲｅ，ｃｅｃｅｏｅｔｔａｆｒｉｐｏｅｇａｕｌｎｌｔｖｌｃｔ．ｔｔｅｎｒａｅｏｈｎｅｏｆｉｎｔｆｈａｒｎｓｅｍｒｖｓｒｄａｌｉｙ．Ｈｅｔａｔａｓｅｏｆｉｉｎｎｒａｅｓｗａｅｎｅｎｒａｅｎｔｅｇｓｌｋｅｉｎ，ｗｈｌｔｉｒｅｐｃｉｅｉｈｒｎｆｒｃｅｆｃｅｔｉｃｅｓｓａｔｒｉｌｔＲｅｉｃｅｓｓｉｈａ —ｉｅｒｇｏｉｅｉｓｉｒｓｅｔｖｎｔｅｌｑｉｌｅｉｎ．ｉｕｄ—ｉｒｇｏｋｅＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｐｒｒｔａａｂｎｄｉｘｄｎｍｅｉａｔｄｃｏｉｇｃｎｉｉｎｓｅｃｉｃｌｃｒｏｏｉｅ；ｕｒｃｌｓｕｙ；ｏｌｎｏｄｔｏｉ
化碳的冷却实验研究，出Ｎ得ｕ数随着管径减小而减
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小的结论。Ｓｏｅｋ等、ｕｉＨａ等对圆管内超临界二

带回热器的跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究

ｐａｃｉｔｙｎｄａＣＯＰｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｃｒｅａｓｅｂｙ０．８５％一８．６％ａｎｄ０．８８％一１１．７％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖ由ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｏ期
制冷技术
Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ
Ｃｒｙｏ．＆ＳｕｐｅｒｃｏｎｄＶ０１．４１Ｎｏ．７
带回热器的跨临界ＣＯ２两相流引射制冷系统性能
实验研究
孔海利，郭宪民，李添龙，李倩，王冬丽
（天津商业大学天津市制冷技术重点实验室，天津３００１３４）摘要：对带和不带回热器（ＩＨＸ）的跨临界二氧化碳两相引射制冷系统进行了实验研究，主要分析了回热器、实验工况、引射器尺寸参数对系统性能的影响。结果表明：对于固定的气冷器出口温度、不同的气冷器压力工况，回
（ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｏｍｍｅｒｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓｅｉｒｅｓｏｆｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｅｒｉｔｉｅｌａＣＯ２ｔｗｏ—ｐｈａｓｅｅｊｅｃｔｏｒｒｅｆｉｒｇｅｒａｔｉｏｎｃｙｃｌｅｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｉｎ — ｔｅｒｎｌａｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ（ＩＨＸ）ｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．ＴｈｅｅｆｅｃｔｏｆＩＨＸ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｇｅｏｍｅｔｉｒｃｐａｒａｍｅｔｅｓｒｏｆｔｈｅｅ —

跨临界CO_2汽车空调系统的有效能分析

的联合项目 !204#。 "--- 年 1 月，挪威、瑞典、英国和 H76 联合日本、美国启动 “ I’A’F)’= HBB>’ %( ./+ <B J%&K:(; LA>:= :( .%?D 的三年计划项目，各个国家分别分配了不同的 E&’BB:%( ICB)’?B” 研究方向和目标 !M#。在我国，天津大学、上海交通大学、西安交通大学、南京理工大学以及长沙铁道学院等科研院所也对 ./+ 制冷系统进行了研究，并发表了多篇论文。挪威的 $%&’()*’( 教授在他的文章中以有效能流图的形式，给出了系统各个部分的有效能损失和所需要的功率的比值 !+#。
纳米技术与纳米材料。国防工业出版社 PBCCC EB 张志琨 P 崔作林。（编辑吴英捷）・
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清华大学出版社， >>???@?A.$ 北京， BCCD 年
，国家知识产权局知识产权出 ? 发明专利公报（ =0E.FDAEG2 ）版社 : 0’)CG BCC.)B
N%>;A<B OP 5%Q:(B%( 与 7FKR<&= 6P S&%AA 模拟分析了带膨胀机
与不带膨胀机的跨临界 ./+ 制冷系统的 ./T 随高压侧压力、蒸发温度的变化，以及 5++ 与 ./+ 的热力学第二定律效率随着蒸发温度的变化。 IPOP $:<% 等人通过建立模型，模拟了跨临界
A 朱明善， BE 世纪制冷空调行业绿色环保制冷剂的趋势与展

CO2热泵双级冷却套管式气体冷却器性能数值模拟

CO2热泵双级冷却套管式气体冷却器性能数值模拟马瑞芳;李雯;李世平;罗会龙【摘要】建立了跨临界CO2制冷系统中双级冷却套管式气体冷却器模型,对管内CO2侧和水侧的流动及换热进行了数值仿真.分析了各种参数下的双级冷却套管式气体冷却器的性能.比较了多种工况下的仿真结果与试验数据,验证了该模型的正确性.【期刊名称】《制冷与空调（四川）》【年(卷),期】2016(030)005【总页数】6页(P520-524,548)【关键词】CO2热泵;跨临界循环;双级冷却套管式冷凝器;仿真【作者】马瑞芳;李雯;李世平;罗会龙【作者单位】昆明理工大学建筑工程学院昆明 650500;云南省农村科技服务中心昆明 650021;云南省农村科技服务中心昆明 650021;昆明理工大学建筑工程学院昆明 650500【正文语种】中文【中图分类】TK172.4CO2热泵备受国内外学者关注，其工质CO2对环境友好，ODP值为0，GWP值为1。

此外，CO2热泵出水温度可达90℃，可较好地满足采暖、空调和生活热水的需求。

目前国内CO2跨临界循环系统中气体冷却器主要有微通道气体冷却器及套管式气体冷却器，微通道的应用研究只是出现在CO2汽车空调等空冷式气体冷却器中，套管式气体冷却器在CO2热泵热水器中比较常见[1]。

跨临界CO2热泵系统中高压热交换器（即气体冷却器）内的工质工作在临界压力之上（7.4～12MPa）。

跨临界CO2的热物性随温度和压力剧烈变化，使得管内的流动换热十分复杂，根据文献[2-6]比较发现Gnielinski公式的计算值与实验值有较好的符合度。

本文以能量平衡的方法建立气体冷却器模型，采用coolpack软件进行CO2的热物性计算，分析各因素对双级套管式气体冷却器换热性能的影响。

双级冷却套管式气体冷却器是一种高效紧凑式换热器，其结构与外观见图1。

如图1（a）所示，它由两部分组成，Ⅰ级和Ⅱ级。

CO2进入的一端为Ⅰ级，Ⅰ级和Ⅱ级分别有三根和四根套管并联，Ⅰ级和Ⅱ级则是串联。

CO2跨临界双级压缩制冷循环的热力学分析

CO2跨临界双级压缩制冷循环的热力学分析
谢英柏;孙刚磊;刘春涛;刘迎福
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】2008(59)12
【摘要】由于臭氧层破坏和温室效应的不利影响，用自然工质替代合成工质越来
越受到国内外制冷界的重视。

在几种常用的自然工质中，除水和空气以外，CO2
是与环境最为友善的制冷工质之一。

CO2使用安全，无毒；物理化学稳定性好；
单位容积制冷量大，有利于减少装置体积；在超临界条件下，它的流动传热性能好；此外，CO2容易获取，价格低廉，不需要回收，
【总页数】5页(P2985-2989)
【作者】谢英柏;孙刚磊;刘春涛;刘迎福
【作者单位】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,河北,保定,071003;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,河北,保
定,071003;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,河北,保
定,071003;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,河北,保
定,071003
【正文语种】中文
【中图分类】TB61
【相关文献】
1.CO2跨临界双级压缩制冷循环的热力学分析 [J], 刘圣春;李正
2.跨临界 CO2 双级压缩制冷循环的热力学分析与比较 [J], 张振迎;佟丽蕊;王洪利;马一太
3.CO2跨临界双级压缩带低压膨胀机制冷循环性能分析 [J], 谢英柏;孙刚磊;张雪东;宗露香
4.CO2跨临界压缩式制冷循环理论分析 [J], 王燕江;陶乐仁;刘银燕;王超
5.CO_2跨临界两级压缩制冷循环热力学分析 [J], 刘军朴;陈江平;陈芝久
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ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｓａｆｏｌｌｏｗ：ｕｎｄｅｒｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｉｆｘｅｄｇｓａｃｏｏｌｅｒｏｕｔｌｅｔｐｒｅｓｓｕｒｅ／ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ９．００ＭＰａ／４３￣Ｃａｎｄｅｖａｐ —
中图分类号：ＴＢ６５７文献标志码：Ａ文章编号：１００７－７８０４（２０１５）０３．０００５．４０ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－７８４．０２０１５．０３．００２
ＭＥＮＧＬｉｌｉ，ＧＵＯＸｉａｎｍｉｎ，ＲＥＮＬｉｑｉａｎ
（ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｅｆｉｒｇｅｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｏｍｍｅｒｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３４，Ｃｈｉｎａ）
两段式喷嘴引射制冷系统性能随着各参数的变化趋势：在固定气冷器出口压力９．Ｏ０ＭＰａ，温度４３ ℃ 和蒸发温度６ ℃条件下，两段式喷嘴引射器性能随着第一喉部流通面积的增加先增大后减小，并在第一流通面积为１．５４ｍｍ时取得最大引射比；当两段式喷嘴引射器第一喉部流通面积为１．５４ｍｍ时，在模拟工况范围内引射器的引射比随
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＴｗｏ－ＰｈａｓｅＥｊｅｃｔｏｒＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＣｙｃｌｅＷｉｔｈＡＴｗｏ・ＴｈｒｏａｔＮｏｚｚｌｅＥｊｅｃｔｏｒ
ｃａｏｆｔｈｅｉｆｒｓｔｎｏｚｚｌｅｔｈｒｏａｔａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｅｔｄｕａｌ — ｔｈｒｏａｔｎｏｚｚｌｅｅｊｅｃｔｏｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ
孟丽丽，郭宪民，任立乾
（天津商业大学天津市制冷技术重点实验室，天津３００１３４）
摘要：对两相流引射器内部工质流动特性进行了数值模拟，通过在不同几何尺寸和不同工况条件下引射器性能分析来确定影响其性能的因素。分析了两段式喷嘴引射器在不同第一喉部流通面积和不同工况条件下的性能，以及
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｌｆｏｗｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｅｊｅｃｔｏｒｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｎｕｍｅｉｒｃｌａｌｙ，ｔｈｅｐｅｒ－ｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｅｊｅｃｔｏｒａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｃｒｉｔｉｃｌａＣＯ２ｒｅｆｉｒｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔｇｅｏｍｅｔｒｉｃｓｉｚｅｏｆｅｊｅｃｔｏｒｓｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔ
着气冷器出口温度的增加而增大，随着蒸发温度的降低而减小；当气冷器出口压力和蒸发温度分别为９．Ｏ０ＭＰａ和６ ℃时，引射器的引射比在气冷器出口温度为４３ ℃工况下取得最大值。关键词：两相流引射循环；ＣＯ：；两段式喷嘴
第３３卷第３期
２０１５年６月
低温与特气
ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄＳｐｅｃｉＭ￣Ｇａｓｅｓ
Ｖｏ１．３３，Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．，２０１５
・
低温与制 Leabharlann ・采用两段式引射器的跨临界ＣＯ２两相流制冷系统性能的数值模拟
ｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｉｆｎｄｔｈｅａｆｆｅｃｔｉｎｇｆａｃｔｏｓｒｏｆｔｈｅｔｗｏｐｈａｓｅｌｆｏｗｅｊｅｃｔｏｒ．ｒｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆｃｒｏｓｓ — ｓｅｃｔｉｏｎａｌｒ－ａ