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1、第10卷第2期制冷与空调2010年4月REFRIGERATIONANDAIR2CONDITIONING1263跨临界CO2制冷系统中换热器结构的进展王任远吴金星李泽尹凯杰(郑州大学)摘要换热器是制冷系统主要的传热部件,换热器的好坏直接影响系统的综合性能。从CO2的性质和跨临界系统的特点出发,介绍跨临界CO2制冷系统中换热器的结构型式的发展,指出发展微通道换热器是提高CO2制冷系统性能的必然。关键词跨临界CO2;制冷系统;换热器;微通道Structureprogressofheatexchangersintrans2criticalCO2refrigerationsyst
2、emWangRenyuanWuJinxingLiZeYinKaijie(ZhengzhouUniversity)ABSTRACTIntherefrigerationsystem,heatexchangersarethemainheattransfercomponents,whichimpactonthetotalperformanceofsystemdirectly.ConsideringnatureofCO2andcharacteristicsoftrans2criticalCO2refrigerationsystem,introducesdifferentstruc
3、2turesofheatexchangers,andpointsoutthatthedevelopmentofmicro2channelheatexchangersisinevitabletoimproveperformanceoftrans2criticalCO2refrigerationsys2tem.KEYWORDStrans2criticalCO2;refrigerationsystem;heatexchanger;micro2channelCO2被认为是最接近实用化的自然工质,特别1跨临界CO2制冷系统适合于制冷系统、汽车空调、船用空调和热泵等。1.1CO2制
4、冷剂的性质目前正在研究的CO2制冷系统中,基本上都采用常温下,CO2是一种无色无味的气体。其相对跨临界CO2制冷循环。跨临界CO2制冷系统具有分子质量为44.01,临界压力为7.3773MPa,临界优良的环保特性、良好的传热性质、较低的流动阻温度为304.1K。CO2具有非常稳定的化学性质,力及相当大的单位容积制冷量。但跨临界CO2制既不可燃,也不助燃。CO2与水混合呈弱酸性,可冷循环存在2个问题:一是若采用蒸气压缩循环,腐蚀碳素钢等普通金属,但不腐蚀不锈钢和铜类则系统的效率较低;二是系统运行压力较高,系统金属。高压侧会超过10MPa,因而部分换热设备和管路CO2蒸发潜
5、热较大,单位容积制冷量高,0℃时3存在安全性问题。国内外研究表明:采用合理的的单位容积制冷量为22600kJ/m,是R22的5.12内部换热器的回热循环,使压缩机进口亚临界状倍,R12的8.25倍。CO2黏度较小,液体密度与气态的CO2蒸气过热,节流前超临界状态CO2过冷,体密度的比值较小,使得在低压下两相流流动较为能提高跨临界CO2制冷循环系统效率,因此,采用均匀,有利于节流后各回路间的工质均匀分配;较小CO2制冷剂必须依赖换热器结构的发展及性能的的表面张力能够提高沸腾区的蒸发换热系数。其良[122]提高。好的输运和传热特性,可以显著减小压缩机和换热器的尺寸,使整个系
6、统非常紧凑。3河南省教育厅自然科学基金项目(2008A480002),河南省优秀青年骨干教师项目.收稿日期:2009209221通信作者:吴金星,Email:wujx@zzu.edu.cn·2·制冷与空调第10卷1.2跨临界CO2制冷循环的构成和特点后依然为超临界的流体(b)流入回热器,进一步冷跨临界CO2制冷循环的概念是由前国际制冷却到状态c,随后被节流阀节流至亚临界两相流学会主席Lorentzen教授首先提出的,该循环由压(d)进入蒸发器吸热(压力不变,干度增加),再流缩机、气体冷却器、内部回热器、节流阀、蒸发器和入气液分离器,气态的亚临界CO2(e)进入回热器气液
7、分离器等组成,如图1所示。系统工作时,低吸收一部分从气体冷却器出来进入回热器的超临温低压CO2气体(f)在压缩机内升压至超临界状界CO2流体(b)的热量,低温、低压的CO2(f)再进态(a)后进入气体冷却器,被冷却介质冷却,冷却入压缩机压缩。如此周而复始。图1CO2跨临界回热循环流程图跨临界CO2制冷循环的主要特点:CO2制冷系统中的换热器有多种结构型式,根1)冷却器出口温度tk>tc(临界温度),冷却据其功能不同主要分为气体冷却器、蒸发器和内部压力pk>pc(临界压力),高压侧温度与压力相互换热器;按照结构不同可分为管翅式、微通道式、板
