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二氧化碳作制冷/制热循环工质
发布时间:2021-11-09   来源:ydlcb  浏览次数:78次

二氧化碳空调制冷效率同样工况下普遍比常用制冷剂系统低,一般认为冷凝和蒸发温度越低,二氧化碳循环的表现会相对变好。有一些文献通过简单比较不同研究组结果表明二氧化碳循环可以取得与常用制冷剂相当甚至更高的效率,这样的比较常常是不公平的,因为在二氧化碳系统中可能使用了性能更优越的换热器和其他部件,希望能看到一篇资料能尽可能做到在相似条件下(成本,尺寸接近)比较二氧化碳和其他制冷剂表现。


二氧化碳作为空调/热泵工质的优势如下:

自然工质,没有任何环保相关的问题。如果有一天二氧化碳制冷剂和系统普及并且可以做到与常规制冷剂相似的效率,那制冷领域由ozone depletion potential (ODP)和global warming potential(GWP)驱动的与新制冷剂相关的研究将可能不复存在。这可能是一个研究领域的终点。


便宜,对于大型制冷设备是利好。


不可燃,无毒,适应各种润滑油和机械设备材料。


压强高密度高,同样的制冷制热量要求,二氧化碳系统可以更紧凑更轻(适合车载)。


粘滞系数低,流动损失小。


传热性能好。


同样工况下压缩机压缩比更低,压缩机效率更高;这个可能在热泵低温工况下体现出优势。相同的蒸发器温度变化,相同过热度(5度)情况下,二氧化碳蒸气的密度下降要少于R134a,使得低温工况下压缩机制冷剂质量流量衰减和制热量衰减相对更少。


二氧化碳蒸气与R134a在相同蒸发器温度变化下的密度变化比较 (Wang et al., 2018)


8. 压缩机出口的高温(可大于100度,大部分情况下不是好事)可以用来做一些常规制冷剂循环做不到的事情。可能包括更快地除霜,不管是车玻璃还是换热器。在需要高温的应用中,也可以体现出优势(热水器)。

9. 极低温情况下,常用制冷剂低压侧饱和压强会低于大气压,使得空气可能进入系统,而二氧化碳由于压强高不会.这也是热泵或者低温制冷应用中一个小优势。

10. 使用内部热交换器(IHX)和喷射器(ejector)回收膨胀功,效率还可以进一步提升。IHX可以不贵,ejector目前很贵。相对于常用制冷剂二氧化碳跨临界循环巨大的膨胀功损失是效率低的一个主要原因。

11. 二氧化碳跨临界循环的高压侧温度滑移本身不是什么好事情,但是对于需要较大温度变化的应用来说(比如热水器和车用热泵),如果正好可以match的话,和常规制冷剂比起来,本来由于不可避免的温度滑移造成的效率损失相对变小了,特定应用下的这记助攻也可以帮助二氧化碳热泵效率接近甚至超过常规制冷剂。

 


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