跨临界CO2热泵系统变工况性能的试验研究.pdf

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1、·134·内燃机与配件跨临界C02热泵系统变工况性能的试验研究Experimental’ResearchofVar、iableConditionsPerformanceofTranss—criticalC02HeatPumpSystem梁志礼①LIANGZhi—li；龚毅蓟GONGYi；吴学红②WUXue—hong；牛国庆①NIUGuo-qing(①黄河交通学院汽车工程学院，武陟454950；②郑州轻工业学院能源与动力工程学院，郑州450002)((王)SchoolofAutomotiveEngineering，TheYellowRiverInstituteofTransportati

2、on，Wuzhi454950，China：(室)SchoolofEnergyandPowerEngineering，ZhengzhouUniversityofLightIndustry，Zhengzhou450002，China)摘要：为研究CO：在热泵领域的应用，本文通过搭建跨临界CO：热泵系统实验台，对其在变工况条件下的性能进行研究和分析，找出热泵系统性能系数最佳的X-况条件，为跨临界CO：热泵系统推向市场化提供试验依据。试验结果表明：当出水温度k。超过50℃时，随着热泵系统的高压压力‰升高，系统的性能系数(COP。)呈现先升高后降低的特点，有一个峰值，该峰值所对应的高压压力就是最

3、优高压压力P嘣；且蒸发温度t。越高，热泵系统的COPH也随之升高。Abstract：InordertostudytheapplicationofC02inthefieldofheatpump，thispaperhasbuiltaexperimentalunitsoftrans—criticalC02heatpumpsystem，toresearchandanalyzeitsperformanceinvariousconditions，findoutthebestconditionwiththeopticalcoemcientofperformanceandprovidetheexper

4、imentalbasisforthemarketingoftrans—criticalC02heatpump．Theresultshowsthat：whentheterminationtemperatureofwaterisbiggerthan50。C，theCOPsofheatpumpsystemincreasesfirstandthendecreasesasthehigh-pressure，whichexistsamaximumvalue，andthatitcorrespondstothehighsidepressureistheoptimal；andthehighertheeva

5、porationtemperatureis，thehighertheCOP．ofheatpumpis．关键词：跨临界；C02热泵系统；变工况；性能；试验研究Keywords：trans-critical；C02heatpumpsystem；variableconditions；performance；experimentalresea．'ch0引言1850年，AlexanderTwining首先提出将C02应用于蒸汽压缩式系统中，由于该制冷系统采用亚临界循环，导致使系统效率偏低，从而限制了其发展Ⅲ。氟利昂制冷剂具有适中的压力和较高的制冷效率，且无毒、无可燃性和无刺激性，很快地取代了CO

6、：在制冷剂方面的地位【2l。然而，近年来随着人们对环境问题的日益重视，作为消耗臭氧层和具有温室效应的氟利昂制冷剂必将被替代，而自然工质CO，又一次得到世人的关注。G．Lorentzen首先提出CO：跨临界循环，与亚临界循环相比，其冷凝压力很高，因此扩大了其应用范围【3．41。由于CO：的临界温度较低(t盯：31．1℃)，在CO：跨临界循环中，压缩后的CO：气体进入临界状态，高温高压的CO：气体在气冷器中的冷却是用显热进行交换的，且冷却过程温差大，最大可由1200(2降到40℃，可以达到制取高温热水的要求。试验结果表明：CO，热泵系统最高可以将水加热到90℃，而传统工质的热泵系统只能将水

7、加热到50qC左右151；C02热泵系统具有工作压力高、换热器尺寸较小和系统结构紧凑等特点。所以，CO，在热泵领域的应用具有较大的优势6l。1跨临界CO。热泵系统试验台系统流程如图1示。经过回热器加热的低压、低温的CO，蒸汽，被压缩机压缩成高温、高压的过热蒸汽，通过气体冷却器向冷却水中散热。然后经过中间回热器进一步冷作者简介：梁志礼(1986一)，男，河南周口人，硕士研究生，黄河交通学院汽车工程学院助教，研究方向为自然工质CO：在热泵、汽车空调