R404A-CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的理論分析與優(yōu)化.pdf

1、目前，由于CFCs和HCFCs氟氯烴類(lèi)制冷劑的使用會(huì)引發(fā)溫室效應(yīng)和臭氧層的破壞等環(huán)境問(wèn)題，人們?cè)谥评湎到y(tǒng)中傾向于采用天然和環(huán)境友好型的制冷工質(zhì)。為了獲得較低的溫度，通常復(fù)疊式制冷系統(tǒng)相對(duì)于兩級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)能夠達(dá)到更低的溫度。天然工質(zhì)CO2由于具有無(wú)毒、不可燃和良好熱物性等特點(diǎn)，在復(fù)疊式制冷系統(tǒng)中較為適合作為低溫級(jí)的制冷劑，而在高溫級(jí)中，通常采用NH3、R290和R404A等制冷劑。
　　 本復(fù)疊制冷系統(tǒng)高溫級(jí)采用R404A作為制

2、冷劑，低溫級(jí)采用CO2作為制冷劑。為了研究R404A/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的性能，本文通過(guò)理論分析、部件模擬及實(shí)驗(yàn)研究對(duì)其進(jìn)行研究，得到系數(shù)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，比較制冷劑的相關(guān)熱物性參數(shù)，對(duì)低溫級(jí)沸騰換熱過(guò)程進(jìn)行研究，同時(shí)對(duì)高低溫級(jí)壓縮機(jī)和熱力膨脹閥進(jìn)行了模擬。
　　 首先，為了研究系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算。同時(shí)為了分析系統(tǒng)不可逆程度，確認(rèn)系統(tǒng)用能的薄弱環(huán)節(jié)，采用最小熵產(chǎn)法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行熵分析和火用分析。結(jié)果表明，

3、在給定系統(tǒng)蒸發(fā)溫度、冷凝溫度和冷凝蒸發(fā)器的傳熱溫差條件下，系統(tǒng)存在最大COP和(火用)效率、最小的熵產(chǎn)和(火用)損、最佳低溫級(jí)冷凝溫度和高低溫級(jí)質(zhì)量流量比。通過(guò)分析，提出了提高(火用)效率的相應(yīng)措施，如采用合適的潤(rùn)滑油、減小冷凝蒸發(fā)器的傳熱溫差、對(duì)其采取強(qiáng)化傳熱措施等。針對(duì)亞臨界條件下，不建議使用膨脹機(jī)代替節(jié)流閥。分析該系統(tǒng)高低溫級(jí)采用不同等熵效率公式時(shí)系統(tǒng)的性能。利用相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)，通過(guò)多重線性回歸分析擬合得到系統(tǒng)最大COP、相對(duì)應(yīng)的最

4、佳的低溫級(jí)冷凝溫度和最大(火用)效率與蒸發(fā)溫度、冷凝溫度和冷凝蒸發(fā)器的傳熱溫差之間的函數(shù)關(guān)系。
　　 其次，通過(guò)比較低溫下不同制冷劑的相關(guān)物性參數(shù)，表明CO2作為低溫級(jí)制冷劑具有優(yōu)越性。在該系統(tǒng)中CO2蒸發(fā)器對(duì)于系統(tǒng)非常重要，本文對(duì)翅片管CO2低溫沸騰換熱特性進(jìn)行了研究?？偨Y(jié)已有流型，并得到不同溫度和管徑下的具體流型。比較不同換熱系數(shù)及壓降模型，得到具體的相關(guān)結(jié)果。并將其與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)具體模型進(jìn)行了修正，同時(shí)分析了影

5、響蒸發(fā)器性能的因素。
　　 另外，還對(duì)高低溫級(jí)壓縮機(jī)和熱力膨脹閥進(jìn)行了模擬，得到壓縮機(jī)輸氣量、輸入功率和排氣溫度的具體模型，同時(shí)建立流量與節(jié)流閥進(jìn)出口壓力、進(jìn)口密度、流量系數(shù)和閥孔流通面積的關(guān)系。
　　 最后，針對(duì)已建立的R404A/CO2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，確定其試驗(yàn)方案，驗(yàn)證其理論模型的正確性，得到給定條件下的系統(tǒng)COP。
　　 本文針對(duì)該R404A/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)開(kāi)展理論分析及實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行效