3种跨临界二氧化碳热泵热水器系统的实验研究
跨临界二氧化碳热泵喷射循环实验
跨临界二氧化碳热泵喷射循环实验邹春妹;岑继文;刘培;蒋方明【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2016(067)004【摘要】An optimized design of the ejector was presented, which was applied to a transcritical CO2heat pump as an experimental water heater system. Experiments were carried out not only to investigate the effects of flow rate and outlet temperature of hot water and the high-side pressure on the system and the ejector performance, such as the heating coefficient of performance (COPh), entrainment ratio, pressure lift and ejector efficiency, but also to reflect the ejector influence on system performance. The experimental results show that though the ejector efficiency was related to the entrainment ratio, their change with the hot water flow rate or the outlet temperature were different. In the other word, the entrainment ratio was decreased while the ejector efficiency was increased with the decrease of the cooling water flow rate or the increase of the outlet temperature. Under the experimental working conditions, pressure lift was kept constant and the COPh reached about 3.5. With this ejector, high side optimal pressure decreased dramatically, which results in safer operation for this system. However when the COPh reached the highest value, the ejector efficiency was not the best one. The experimental results also showed that there existed an optimal operation pressure for thetranscritical CO2 heat pump with the ejector. What should be noted was under optimal hide side pressure, hot water outlet temperature was not the highest value but stil l more than 55℃. Therefore stable operation in the optimal high side pressure for the heat pump system is ofgreat significance. It can not only greatly improve system performance, but also ensure attain higher water temperature of the hot water.%在跨临界CO2热泵热水器系统中引入优化设计的喷射器，对系统进行实验研究，分析了制热系数、引射比、升压比、喷射器效率等参数随热水体积流量和出口温度及高压侧压力的变化趋势以及优化设计的喷射器对系统的影响。
空气源跨临界co2热泵热水器系统的性能分析
力技术,2012(4): 92-94. [2]李文雅.智能化电能计量器具库房管理系统在淮南供电公司的应
用与探讨[J].科技创新与应用,2015(3):192-192. [3]梁华贵.智能化带电作业工具库房管理系统探析[J].中国电力教育:
下,2012 (10): 116-116. [4]李海华.三种自动识别技术在图书馆中的应用对比分析[J].情报探
结合相关实验数据，可知在环境温度与进水、出水温度已知的 情况下，当排气压力逐渐增大时，机组制热量将会出现先升高后降 低的变化趋势。例如在环境与出水温度分别为 25℃与 60℃时，排气 压力为 8.4MPa 时对应的机组制热量模拟结果为 56kW，其实验结果 为 62kW。而当排气压力增大至 10MPa 时，机组制热量的模拟结果和 实验结果则分别为 70kW 与 64kW。 2.2.3 最优排气压力
《华东科技》 2020·4 15
贾仕俊(1986.11-)，男，硕士研究生，工程师，研究方向：通信 导航监视。
（上接第 5 页） 智能化的关键技术之一。本文从现阶段电力工器具库房管理系统存 在的问题出发，简要分析比较了三种常见自动识别技术的优劣势， 依据电力工器具的材料形状等特点，从性价比、稳定性等方面综合 考量选定了一套适应于电力工器具的自动识别技术方案，即：金属 材料或体积较小的电力工器具采用条形码作为其标签，其余工器具 使用无源射频电子标签。试验表明，本套自动识别技术方案应用于 电力工器具库房中，相对于其他两种识别方案具有更高的正确识读 效率，是更优的电力工器具库房管理系统自动识别技术方案。 参考文献： [1]闫续锋,董永永.安全工器具管理系统在变电站的应用[J].内蒙古电
参考文献： [1]杜文一.航管二次监视雷达[M].中国民航学院,1995. [2]Stevens MC.Multipath and interference effects in secondary surveill-
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]。
CO2跨临界循环在热泵热水器中的应用研究
CO2跨临界循环在热泵热水器中的应用（郑州轻工业学院机电工程学院）摘要全球正面临着严重的温室效应和臭氧层破坏问题，各国都致力于研究出氟利昂的替代制冷剂。
CO2是一种天然工质，它优于其它常用制冷剂的性能表现正好符合现在的环境要求，是热泵热水器系统最具潜力的替代工质之一。
分析目前市场上出现的各种热水供应设备，将CO2和其他制冷剂做性能比较，给出了CO2跨临界循环的典型流程和特点；对CO2跨临界特性、设备的开发以及循环的可靠性和安全性进行综合分析。
说明CO2跨临界循环在热泵热水器中应用的优越性，以及该技术在国内的应用前景和方向。
关键词二氧化碳跨临界循环热泵热水器A Study on The Application of CO2 Transcritical Cycle inHeat Pump Water Heater(College of Mechanical and Electrical Engineering in Zhengzhou University of LightIndustry)Abstract We are facing serious whole world green-house effect and the ozone layer destroyed in recent years, every country is focusing on the research of a replaced refrigerant of the HFC.CO2is a natural substance, it has a more excellent performance than the other refrigerants, which is competent for the enviromental request nowadays. So it can be the most potential refrigerant in heat pump water heater to replace the HFC. By analysing a series of devices, providing hot water, saled in the markets, and comparing CO2 with the the other refrigerants, this article tells the typical diagram and the characteristic of the CO2transcritical cycle and anlyses the properties of CO2refrigeration transcritical cycle, the equipment exploitation and the security and reliability of the CO2transcritical system.The aim is to introduce the superiority of the application of CO2 transcritical cycle in heat pump water heater, and tell us the potentiality and the direction of CO2 transcritical cycle technology in China. Keywords CO2 transcritical cycle heat pump water heater0前言二氧化碳作为制冷剂已经超过100年。
跨临界CO2热泵热水器的实验研究
应和臭氧层破坏 尤为突 出。在供 热装置中 ，由 于工质Ｃ Ｃ 和 Ｈ Ｆ ｓ 臭氧 层和 大气变 暖均 Ｆ ｓ Ｃ Ｃ对
有很大影响 ，寻 找绿色有效 的替代物 成为必然 趋 势 。Ｃ 为一种 自然 工质 ，其Ｏ Ｐ Ｏ作 Ｄ 为零 ，
摘要：对于热泵循环系统ＣＯ 是不可替代的 自然工质 ，为此研究跨临界ＣＯ 热泵热水器
１ 言 前
当前 环境 问题 已备 受关注 ，其 中温 室效
作 ， 开展对 ８ —０ Ｌ ０２ ０ 系列 的Ｃ ， 泵热 水器进 Ｏ热 行研 究和 开发 。
是十分必要 的。为了研究如何提高 热泵热 水器的效率，我们搭建ＣＯ， 热泵热水器实验 台 。实验结果表 明 ：在冷却水 出水温 度为
关键词：跨临界；ＣＯ ；热泵热水器；ＣＯＰ ，
温度 的影响，在 国内常规 工质的热泵热水器 出 水温度 一般 设定在４ — ０ ５５ ￣ Ｃ，而与 日本标准 相
比，其 出水温 度设定为６ ℃，这对于人体健康 ５ 有着重要意义…。 １ ９ 年 ，跨临 界ｃ ， 泵系统首 先是 由挪 ９４ ｏ热 威Ｎ Ｎ ／Ｉ Ｔ Ｆ ｕ ｔ ｏｅｔ ｎ Ｔ Ｕ ＳＮ Ｅ 的Ｇ ｓ ｖＬ ｒ ｚ 教授提 出 ａ ｎｅ 和做 了深 入 的理 论和 实验 研 究 ，并制 作样 机
不宜过低 。
设定高压压 力为 １． ＭＰ 左右 ，可以有效地提 ０５ ａ ７
Ｉ， ２３ ］
ｏ
回热器 、储 液器等 ，其 中压缩机采用双级滚 子 转 子式 压缩 机 ，蒸 发器 采用 套 管式 换热 器 ， 套管 内管走Ｃ Ｏ ，管外走水 。而气体冷 却器流 道正好与蒸发 器流道相反 ，套管内管走水 ，为 多头 高效螺纹 管，外管 为钢管 ，Ｃ ２ 夹层流 ０在 动 ， 由于压 力相 对较 高 ，控 制夹 层容 积可 以 控 制流速 。蒸发器 和气体冷却器均 采用 逆流换
跨临界CO2热泵热水器系统的试验研究
是《 京都议定 书 》 限制这 类 物质 的原 因 。Ｃ 一 Ｏ 是
立公 司 已经 将 在 环 境 温度 分 别 为 一２ ５℃ 和 一３ ０ ℃下能 制取 ８ ０℃和 ７ ０℃热水 的机 型推 向了市 场 ， 根据性 能 、 贮水 量的 不 同 ， 格在 ６ ～ １０万 日元 价 ５ ０ 之间Ｅ 。在我 国， 对跨 临界 Ｃ 泵 的研 究 ， 海 Ｏ 热 上 交通 大学 、 天津大 学 、 西安 交 通大 学 、 清华 大 学 、 上 海 理工大 学 都 作 了 理论 与 试 验 方 面 的研 究 ， 很 但 多关 键部件 ， 比如 气体 冷 却器 、 发 器 、 流 阀 等 ， 蒸 节 在 国内制 做 出来 后 ， 性 能 与 国外 的仍 有 很 大差 其 距， 同时对 影 响 系 统性 能 系数 的各 种 因 素 及 变化
ｃ ｎ ｔｏ ｈ ｎ ｎ ｔ ｒ ｆｏ ｏｆｇ ｓ ｃ ｏｌｒ ｏ ｄｉｉ ｎｓｂｙ ｃ ａ ｇｉ ｇ ｗａ ｅ ｌｗ ａ ｏ ｅ ．Ｔｈｅ ｅ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ｔ ｅ ｘｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ
ｔａ ｓ ｒｔ ａ （２ ｙ ｌ ｓ ｄ ａ ｔｇ ｏ ｓ ｖ ｒ ｔ ｏ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ Ｉｒ ｆｉ ｅａ ｔ ｙ ｌ ， ｎ ｒ ｎ ｃ ｉ ｅ ｌＣ ） ｉ ｃ ｃｅ ｉ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｕ ｏ ｅ ｈ ｓ ｏ ｖ ｎ ｉ ａ ｅｒｇ ｒ ｎ ｓ ｃ ｃｅ ａ ｄ ｏ
商用跨临界CO2水-水热泵热水器系统特性试验研究
Ｋｅ ｒ ｓ ＣＯ２ ｔ ｎ ｃｉｉａ ｙ ｌ ； ｅ ｔ ｕ ｙ ｗｏ ｄ ： ； ａ ｓ ｒ ｃ ｌｃ ｃ ｅ ｈ ａ ｍｐ； ＯＰ ｒ ｔ ｐ Ｃ
（． １ 广州万宝集 团有 限公司 ， 东广州 广 摘 ５０ ８ ２ 西安交通大学 ， １２０；． 陕西西安 ７０ ９ １０ ） ４
要 ： 设计 并搭建 了带 回热器 的商用跨临界 Ｃ 一 热泵热水器试验 系统 ， Ｏ 水 水 并依据相应 的国家标准对试验系统进
行 了多 个 工 况 的循 环 性 能 试 验 研 究 。试 验 结 果 表 明 ， 义工 况 下 出水 温 度 ８ ℃ 时 制 热 Ｃ Ｐ 值 为 ２ ８ 最 大 负 荷 工 况 下 名 ５ Ｏ ．２，
２ １ 年第 ３ 卷第 ５ ００ ８ 期
文 章 编 号 ：０ ５— ３ ９ ２ １ ）５— ０ ３— ４ １０ ０ ２ （０ ０ ０ ０ ６ ０
流
体
机
械
６ ３
商 用跨 临 界 Ｃ ２水 一 热 泵 热 水 器 Ｏ 水 系统 特 性 试 验 研 究
巨小 平 崔 晓 龙 ， ， 邢子 文。
ｒ ｓ ｅ ｔ ｅｙ Ｈｅ ｔ ｇ ＣＯ ｄ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｈ ｎｅ ｏ ｌ ｇ ｗ ｔ ｒｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ． Ｃ ｓ ｍｏ ｅ ｓ ｉ ｂ ｅ ｆ ｒｔ ｅ ｈ ａ ｅ ｐ ｃｉ ｌ ． ｖ ａｉ — Ｐ ｅ ｒ ａ ｅ ｗｉ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｆ ｔ ｅ ｉ ｌｔｃ ｏ ｉ ａ ｅ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｎ ｈ ｎ Ｏ２ｉ ｒ ｕ ｔ ｌ ｏ ｈ ｅ ｔ ａ
跨临界CO2热泵热水器的实验研究
Ｖ０ ． ５ Ｎｏ ４ １２ ．
Ａｕ ． ２ ０ ｇ ０１
２１ ０ ０年 ８月
文章 编 号 ： ０ １ ４—１７ （０ ０ ０ — ０ ９— ３ ０ ４８２ １） ４ ０ ５ ０
跨临 界 Ｃ ２热 泵热水 器的实验研究 Ｏ
任 延 武 ， 龚毅 ， 梁 志礼
（ 州轻工 业 学院 机 电工程 学院 ，河 南 郑 州 ４ ０ ０ ） 郑 ５ ０ ２
温 度 的影响 ， 国内常 规 工质 的热 泵 热 水 器 出水 温 度
一
般设定在 ４ ５～５ 而 根 据 日本 标准 ， 出水 温 ０ｑ Ｃ， 其
１８ ９ ０年 代 跨 临 界 Ｃ ，热 泵 系 统 首 先 由 挪 威 Ｏ
度设 定 为 ６ Ｃ 于人体 健康 有着 重要 意义 ． ５ｃ 对 ｌ Ｎ Ｎ ／ Ｉ Ｔ Ｆ的 Ｇ ｓ ｖＬ ｒｎｚｎ教授 提 出并 做 了 Ｔ Ｕ ＳＮ Ｅ ｕｔ ｏｅ ｔ ａ ｅ
ｉ ｅ ｔ ｔ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｏ ｖ ｐ ｒ ｔｏ ｎ ｒ ａ ｉ ｇｗｈ ｎ ｔ ｅ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｆｃ ｏｉ ｇ ｗａ ｅ ｓ６ Ｃ． ｄ ｒ ｒｓ ｓｗｉ ｈｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｆｅ ａ ｏ ａｉｎ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｅ ｈ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ｏ ｌｎ ｔｒｉ ５ ｑ Ｕｎ ｅ ｈ ａ ｃ ｒａｎ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｆｅ ａ ｏ ａ ｉ ｅ ｔｉ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ｖ ｐ ｒ ｔ ｎｇ，ｔｅ ｈ ａ ｅ ｅ ｓ ｆ ｇ ｓ ｃ ｏｅ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｈｅ ｈ ｇ ｅ ｓ ｒ ｎ ｈ ｅ ｔｒ ｌａ ｅ ｏ ａ ｏ ｌｒ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ｗｉ ｔ ｉｈ ｐｒｓ ｕ ｅ ｉ — ｈ
ｐ ｕｍｐ ｗａ ｅ ｅ ｔｒｉ ｕ ｌ． Ｔ ｅ ｕ ｔ ｆｅ ｐ ｒｍｅ ｔｓ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅ ＣＯＰ ｆＣＯ２ｈ ａ ｍｐ ｗａｅ ｅ ｔ ｒ ｔｒｈ ａ ｅ ｓｂ ｉｔ ｈｅｒ ｓ ｌｓｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ｈｏ ｄ ｔ ａ ｈ ｏ ｅ ｔｐｕ ｔｒｈ ａｅ
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度，在一定蒸发温度下制取不同温度的热水。实验 中，蒸发器水流量保持１０ Ｌ／ｍｉｎ不变，蒸发器进水温 度和气冷器进水温度为１７．４℃，蒸发压力控制在
３．８
３
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ＯＨ
ＴＲＨＳ
ＭＰａ，在热水出水温度为５０—５７℃的范围内研究
３种跨临界ＣＯ：热泵热水器系统ＴＲＨＳ、ＴＲＨＳＩ与 ＴＲＨＳＥＩ的性能。 ３实验结果分析
２０１２年第５期 总第１８９期ｏ．５ Ｓｕｍ
２０１２ ＮＯ．１８９
ＣＲＹＯＧＥＮＩＣＳ
３种跨临界二氧化碳热泵热水器系统的实验研究
唐黎明１ 李
涛１ 吕宇捷１ 佟 杨１
陈光明１
杭州 ３１００２７）
陈
琪１
李建军２
（１浙江大学制冷与低温研究所
（２浙江盾安人工环境设备股份有限公司
诸暨３ｌ １８３５）
ｌ
引
言
题，前国际制冷学会主席Ｇ．Ｌｏｒｅｎｔｚｅｎ大力提倡使用 自然工质作为替代制冷剂…。Ｃ０：的ＯＤＰ值为０， ＧＷＰ值为１，无毒、不可燃，且具有优良的热物理特
为了应对全球气候变暖与臭氧层破坏等环境问
收稿日期：２０１２－０９．２５；修订日期：２０１２．１
１－０５
基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３）资助项目（２０１０ＣＢ２２７３００），浙江省钱江人才计划资助项目（２０１２Ｒ１００３０）。
（７）
为了分析喷射器的性能及其对系统的影响，分别 将喷射系数“、升压比刀。、喷射器效率田ｅｊｅ定义如
ＱｍｄＩ＝ｍｉｎ｛ｈｌＨｘ．ｈ．ｉ。一ｈＩＨｘ．ｈ．ｏｕｔ．讨，ｈＩＨｘ．Ｉ．ｏｕｔ．ｉｄ—ｈｌＨｘ．１。。ｔ｝
（８）
下…：
“＝ｍＨ／ｍＰ
式中：ｈ眦¨。、ｈⅢｈ．ｏｕｔ、ｈ眦．。。。为回热器高压侧
（４）
议实现与Ｐｃ机的通讯。实验中测量仪器与仪表的 不确定度与测量位置如表１所示。 实验过程中，通过切换阀门Ｔ１、ｒＩ’２、Ｔ３、Ｆ１、Ｆ２、 Ｆ３、Ｆ４，该实验装置可以以３种不同的方式运行，即
万方数据
２４
低
温
工
程
Ｚ
参
跨临界ＣＯ：热泵热水器常规系统（ＴＲＨＳ）、带回热器 系统（ＴＲＨＳＩ）及带喷射器和回热器系统（ＴＲＨＳＥＩ）， 不同系统的阀门开关状态见表２。
为４ ｋＷ。除压缩机外购以外，系统其它主要部件均
自行设计。系统采用两相流固定式喷射器，喷射器本 体材质为１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ。气体冷却器采用缠绕螺旋槽 管式换热器，细管流动介质为ＣＯ：，螺旋槽管中流动 介质为水，二者进行逆流换热。蒸发器和回热器采用 逆流式套管换热器，内管流动介质为ＣＯ，，外管流动 介质为水。气体冷却器和冷冻水的流量通过改变管 路阀门的开度进行调节。气液分离器结构采用ｕ型 管式，内设回油口，材质为ＯＣｒｌ８Ｎｉ９，容积为０．０１ 各部件的具体尺寸参考文献［９］。
ｗｅｒｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ＣＯＰｈ），ｈｅａｔｉｎｇ
ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｗｏｒｋ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ
ｅｊｅｃｔｏｒ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａ—
ｔｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｈｅａｔｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ
２５
不确定度传递公式…１如下：
占Ｒ＝
式中：Ｒ＝Ｒ（Ｘ。，Ｘ：，邑，…，ｘ。），躲为间接测量
量的不确定度；８Ｘｉ为直接测量量ｘ，的标准偏差；综 合考虑换热器ＣＯ：侧和水侧的热平衡，制热量Ｑ。和 ＣＯＰ。的实验不确定度分别在５％和３％左右。
２．３
鼯
使得ＴＲＨＳＩ的压缩机吸气温度上升，制冷剂比容增 大，导致ＴＲＨＳＩ比ＴＲＨＳ的ＣＯ，质量流量小。随着
ｗｅｒｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ＣＯＰｈ）ｏｆ
ＴＲＨＳＥＩ ａｎｄ ＴＲＨＳｌ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ａｂｏｕｔ ２０％ａｎｄ １０％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｗｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ
ＣＯＰｈ ｏｆ ＴＲＨＳ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｊｅｃｔｏｒ；ｉｎｔｅｒｎａｌ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；ｔｒａｎｓｃｒｉｔｉｃａｌ ｃｙｃｌｅ；ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
进口、高压侧出口和低压侧出口焓值，ｋＪ／ｋｇ； ｈ眦ｈ．ｏｕｔ．扑ｈⅢＩ．ｏｕｔ．ｉ。为理想情况下回热器高压侧出口 能达到的最小焓值、回热器低压侧出口能达到的最大 焓值，ｋＪ／ｋｇ。
式中：ｍ。、ｍ，为引射流体、工作流体的质量流 量，ｋｇ／ｓ。
口ｅｊｅ＝Ｐ。ｉｅ。。。／ｐ。。 （５）
万方数据
第５期
３种跨临界二氧化碳热泵热水器系统的实验研究
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ
表１
Ｔａｂｌｅ １
测量精度及其测试位置
ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｕｓｅｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ
Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ ｏｆ
表２不同系统的阀门开关状态
Ｔａｂｌｅ ２ Ｖａｌｖｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｔｌ Ｔ２ １ｒ３
３．１
热水出水温度对系统性能的影响 表３、表４、表５列出了不同热水出水温度时ＣＯ，
表４热水出水温度对ＴＲＨＳＩ的系统参数的影响
Ｔａｂｌｅ ４ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｇ，ｇ。／Ｐ一。。。／Ｐ…。。／ （Ｌ／ｍｉｎ）
０．１６ ６．０６ ５．１２ ４．８２ ４．４８ ＭＰａ ０．０３２ ３．８４８ ３．７６６ ３．７５４ ３．８００ ＭＰａ ０．０３２ ７．５０８ ７．５６７ ７．７７９ ８．３８２
（９）
热水出水温度的升高，ＴＲＨＳＥＩ的工作流体质量流量 基本保持不变，而引射流体的质量流量呈上升趋势， 因为工作流体压力随着热水出水温度的升高而升高， 喷射器喷嘴出口的工作流体卷吸能力增强，可以卷吸 更多的引射流体。
实验工况 本实验通过调节气体冷却器水流量与节流阀开 表３热水出水温度对ＴＲＨＳ的系统参数的影响
作者简介：唐黎明，男，５０岁，教授。
万方数据
第５期
３种跨临界二氧化碳热泵热水器系统的实验研究
２３
性，是最理想的替代制冷剂之一。以ＣＯ，为工质的 跨临界热泵循环高压侧的放热过程存在较大的温 度滑移，适合于制取热水，是目前热泵热水器领域 中的研究热点∽。。但是该循环从超临界区到两相 区的等焓节流过程不可逆损失巨大，导致循环效率 不高‘引。 目前，对于跨临界ＣＯ：热泵热水器系统的研究 侧重于系统的变工况运行特性分析¨４ ｏ，很少考虑 在一定蒸发温度下热水出水温度对系统性能的影 响，在一定蒸发温度下以热水出水温度为基准进行 不同系统之间性能比较的实验研究报道较少，而热 水出水温度是评价热泵热水器性能的一个重要参 考点哺１。本文分别对跨临界ＣＯ，热泵热水器常规 系统（ＴＲＨＳ）、带回热器系统（ＴＲＨＳＩ）及带喷射器 和回热器系统（ＴＲＨＳＥｌ）在一定蒸发温度下制取不 同温度热水时的性能进行了实验研究，分析了制热 系数、制热量、压缩机耗功量、压缩机压比等参数随 热水出水温度的变化趋势，并分析了回热器、喷射 器的工作性能。
ｍ３。
图１
实验装置流程示意图
Ｐ．压力测量；Ｔ．温度测量；Ｗ．功率测量；Ｍ．质量流量测量；１．压缩机；２．气体冷却器；３．回热器；４．喷射器；５．气液分离器；６．节流阀； ７．蒸发器；８．安全阀；９．水箱；１０．水泵；１１．球阀；１２．玻璃转子流量计；Ｔ１、他、Ｔ３、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４．截止阀。
Ｆｉｇ．１
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ
实验中的温度和压力信号通过Ａｇｉｌｅｎｔ３４９７０Ａ数 据采集仪的３４９０１Ａ模块采集，由ＲＳ－２３２串行通讯接 口将数据发送给ＰＣ机。Ｅｍｅｒｓｏｎ的质量流量计通过
调用Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ的ＭＳＣＯＭＭ控件，通过ＭｏｄＢｕｓ协
豫豫删吣㈣眦
开
式中：ｈ黔。ｈ。叭儿为气体冷却器进口、出口的焓 值，ｋＪ／ｋｇ。 制热系数ＣＯＰ。为制热量Ｑ。与压缩机耗功量形 之比，可通过方程（３）求得：
ＣＯＰ。＝Ｑ。／Ｗ （３）
器出口和气体冷却器出口的熵值，ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）；Ｔｏ为 环境温度，取为２９８．１５
Ｋ。
回热器效率为实际换热量与理想情况下最大可 能换热量Ｑ。。，之比，具体参考文献［１１］： 田眦＝（ｈⅢｈＩ。一ｈⅢｈ．ｏｕｔ）／Ｑ…
摘
要：研制了跨临界二氧化碳热泵热水器实验台，在一定蒸发温度下，分另一ｌ对常规系统、带回热
器系统及带喷射器和回热器系统这３种跨临界二氧化碳热泵热水器系统在制取不同温度热水时的性 能进行了实验研究，分析了制热系数、制热量、压缩机耗功量、压缩机压比等参数随热水出水温度的变 化趋势，并分析了回热器、喷射器的工作性能，实验结果表明：和常规系统相比，引入回热器后系统制 热系数可以提高约１０％，引入喷射器和回热器后系统制热系数可以提高约２０％。 关键词：喷射器 中图分类号：ＴＢ６５ 回热器跨临界循环 文献标识码：Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｔｒａｎｓｃｒｉｔｉｃａｌ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｗａｔｅｒ ｈｅａｔｅｒ ＷａＳ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎ・ ｔａｌ ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ
ｏｆ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｔｒａｎｓｃｒｉｔｉｃａｌ
２
实
验 实验装置
２．１
实验装置流程示意图及主要的温度、压力、流量 和功率测点如图１所示，实验系统主要由压缩机、气 体冷却器、回热器、蒸发器、喷射器、气液分离器和节 流阀等部件组成，图２为实验装置的实物图。压缩机 为意大利Ｄｏｒｉｎ公司生产的型号为ＴＣＳ３４０／４．Ｄ的往 复式ＣＯ：压缩机，理论排气量为３．５ ｍ３／ｈ，名义功率