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超临界二氧化碳跨临界瞬态热工水力特性分析程序开发
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作者 范明江 刘茂龙 +1 位作者 汤春桃 顾汉洋 《核科学与工程》 北大核心 2025年第3期426-434,共9页
超临界二氧化碳(S-CO_(2))以其在临界区域附近优良热物性,在四代堆工况条件应用中拥有独特的优势。超临界二氧化碳泄压研究中,泄漏率的计算涉及跨临界物性的计算,但因为超临界二氧化碳在近临界区物性的特殊变化,对超临界二氧化碳的跨临... 超临界二氧化碳(S-CO_(2))以其在临界区域附近优良热物性,在四代堆工况条件应用中拥有独特的优势。超临界二氧化碳泄压研究中,泄漏率的计算涉及跨临界物性的计算,但因为超临界二氧化碳在近临界区物性的特殊变化,对超临界二氧化碳的跨临界瞬态特性计算程序的开发存在着问题。为解决在近临界区超临界二氧化碳瞬态特性计算程序开发难题,并为超临界二氧化碳跨临界泄漏特性计算提供所需物性数据,基于查表线性插值法,开发了超临界二氧化碳跨临界瞬态物性分析程序,选取实际跨临界实验工况进行计算并与美国国家标准与技术研究院(NIST)标准数据进行对比验证。结果显示,比体积物性的计算绝对误差在1.04%以下,等压比热计算的绝对误差在5.76%以下,能够满足超临界二氧化碳跨临界物性计算需求,可支撑泄漏率计算。 展开更多
关键词 二氧化碳 临界 瞬态特性计算 临界
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二氧化碳跨临界循环系统用新型膨胀机的研发 被引量:9
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作者 姜云涛 马一太 +1 位作者 李敏霞 王伟 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1-4,共4页
由于传统的人工合成制冷剂对环境的不良影响,环保的自然工质CO2重新兴起。提高CO2跨临界循环系统的效率成为CO2制冷技术发展的一个研究重点。采用膨胀机可以提高CO2跨临界循环系统的效率,使其接近普通制冷系统的效率。在原有单缸滚动活... 由于传统的人工合成制冷剂对环境的不良影响,环保的自然工质CO2重新兴起。提高CO2跨临界循环系统的效率成为CO2制冷技术发展的一个研究重点。采用膨胀机可以提高CO2跨临界循环系统的效率,使其接近普通制冷系统的效率。在原有单缸滚动活塞膨胀机的基础上,设计并加工了新型双缸膨胀机样机,对其设计过程、运动原理等进行了介绍,并利用CO2跨临界水-水热泵系统对样机进行了性能测试,测试结果显示,在试验工况下,膨胀机的转速为780~1100r/min,其等熵效率的为28%~33%。 展开更多
关键词 热工学 二氧化碳 膨胀机 双缸膨胀机 二氧化碳临界循环
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单级跨临界二氧化碳带膨胀机循环与四种双级循环的热力学分析 被引量:19
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作者 孙志利 马一太 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期53-59,共7页
本文对制冷工况下,单级跨临界二氧化碳(CO_2)带膨胀机循环、跨临界CO_2双级压缩无回热器循环、跨临界CO_2双级压缩加回热器循环、跨临界CO_2双级压缩一级节流无回热器循环和跨临界CO_2双级压缩一级节流加回热器循环五种循环的性能进... 本文对制冷工况下,单级跨临界二氧化碳(CO_2)带膨胀机循环、跨临界CO_2双级压缩无回热器循环、跨临界CO_2双级压缩加回热器循环、跨临界CO_2双级压缩一级节流无回热器循环和跨临界CO_2双级压缩一级节流加回热器循环五种循环的性能进行了分析比较。结果表明:当膨胀机的效率为60%时,在所规定的蒸发温度范围内(-10~20℃),单级跨临界CO_2带膨胀机循环的性能要高于其它四种双级压缩循环。当蒸发温度为5℃时,只要膨胀机的效率大于32%,单级压缩膨胀机循环的性能就高于其它四种双级压缩循环。对于四种双级压缩循环,前两种循环适用于中高温制冷,且回热循环性能较好;后两种带中间冷却器的循环适宜于中低温制冷,增加回热器后性能反而下降。 展开更多
关键词 膨胀机 CO2 临界循环 双级 单级
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带膨胀机的二氧化碳跨临界循环水源热泵系统运行特性实验研究 被引量:3
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作者 李敏霞 马一太 +1 位作者 李丽新 苏维诚 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期343-348,共6页
虽然二氧化碳跨临界循环成为最具潜力的工质替代技术,但其循环的效率还是比常规工质循环低,因此开发膨胀机提高二氧化碳跨临界循环系统运行效率是推动实际应用的关键问题。本文给出了二氧化碳膨胀机的设计特点,同时利用实验手段对带膨... 虽然二氧化碳跨临界循环成为最具潜力的工质替代技术,但其循环的效率还是比常规工质循环低,因此开发膨胀机提高二氧化碳跨临界循环系统运行效率是推动实际应用的关键问题。本文给出了二氧化碳膨胀机的设计特点,同时利用实验手段对带膨胀机的二氧化碳跨临界循环水源热泵系统进行测试,了解膨胀机的运行特性以及对系统的影响,同时改变外部参数条件,了解系统运行规律。通过实验表明,膨胀机的运行效率与膨胀机的转速有关,而且存在极值。系统的运行也受其影响,但系统性能系数是一个综合作用的结果,应对系统运行参数进行优化。 展开更多
关键词 二氧化碳临界循环 水源热泵 膨胀机
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带膨胀机的二氧化碳跨临界循环变工况特性 被引量:1
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作者 傅烈虎 吴青平 +1 位作者 王瑞祥 李青冬 《流体机械》 CSCD 北大核心 2008年第4期83-87,共5页
分析了带膨胀机的二氧化碳跨临界循环变工况特性,发现它与传统的蒸汽压缩式制冷循环不同的特点:循环存在一个最佳排气压力使COP最大,且最佳排气压力对冷却器出口温度的变化比较敏感;随蒸发温度的下降,单位质量制冷量先增大后减小;COP随... 分析了带膨胀机的二氧化碳跨临界循环变工况特性,发现它与传统的蒸汽压缩式制冷循环不同的特点:循环存在一个最佳排气压力使COP最大,且最佳排气压力对冷却器出口温度的变化比较敏感;随蒸发温度的下降,单位质量制冷量先增大后减小;COP随着吸气温度的增加呈现振荡变化,且振荡变化的总体趋势是降低,带膨胀机吸气过热为无效过热的系统安装回热器有助于COP的提高。然而带膨胀机的二氧化碳跨临界循环与传统的蒸汽压缩式制冷循环也有类似之处,它也存在一个最大功率工况。 展开更多
关键词 二氧化碳临界循环 变工况 吸气温度 最大功率工况
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利用喷射提高跨临界二氧化碳系统的性能 被引量:21
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作者 李涛 孙民 +2 位作者 李强 陈蕴光 袁秀玲 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期553-557,共5页
建立了跨临界二氧化碳蒸气压缩/喷射制冷循环中喷射器的数学模型,讨论了系统稳定运行时的蒸发温度、气体冷却器内压力及其出口温度、过热度等因素对系统性能的影响.结果表明,当工作流流量同扩压段出口蒸气流量相等时系统能够稳定运行.同... 建立了跨临界二氧化碳蒸气压缩/喷射制冷循环中喷射器的数学模型,讨论了系统稳定运行时的蒸发温度、气体冷却器内压力及其出口温度、过热度等因素对系统性能的影响.结果表明,当工作流流量同扩压段出口蒸气流量相等时系统能够稳定运行.同时,升高蒸发温度能提高系统性能,但蒸气压缩/喷射循环相对简单循环性能系数的提高程度变小;气体冷却器内压力存在最优值,但降低压力能够增大系统性能的改善程度;升高气体冷却器出口温度会降低系统性能,但蒸气压缩/喷射循环相对简单循环性能系数的提高程度将先增大,然后迅速减小.与上述因素相比,过热度的影响很小. 展开更多
关键词 二氧化碳 临界 喷射 系统性能 工作流
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二氧化碳跨临界汽车空调系统开发 被引量:35
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作者 陈江平 穆景阳 +7 位作者 刘军朴 牛永明 陈芝久 何斌 徐亮 胡云刚 陆霖 杨念萱 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期14-17,共4页
利用热力学方法对跨临界二氧化碳系统的排气压力和吸气回热器大小进行了优化计算 ,在此基础上 ,研制了二氧化碳压缩机、换热器、贮液器、管组并开发了专用的焓差法试验台 ,系统样机的实测制冷量达到 4 .
关键词 二氧化碳 临界循环 汽车 空调系统 排气压力 吸气回热器
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跨临界循环二氧化碳汽车空调研究进展 被引量:21
8
作者 丁国良 黄冬平 +2 位作者 张春路 陈江平 陈芝久 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期7-13,共7页
二氧化碳作为一种自然制冷剂 ,可以从根本上解决汽车空调系统的CFCs替代问题。本文介绍了二氧化碳超临界循环汽车空调系统的构成与特性 ,以及从理论与实验研究上得到的与其它工质汽车空调系统的对比结果。本文还介绍了该系统专用的气体... 二氧化碳作为一种自然制冷剂 ,可以从根本上解决汽车空调系统的CFCs替代问题。本文介绍了二氧化碳超临界循环汽车空调系统的构成与特性 ,以及从理论与实验研究上得到的与其它工质汽车空调系统的对比结果。本文还介绍了该系统专用的气体冷却器、蒸发器。 展开更多
关键词 二氧化碳 汽车空调 制冷剂 临界循环
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不同跨临界二氧化碳制冷循环的性能比较 被引量:27
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作者 黄冬平 丁国良 张春路 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第7期1094-1097,共4页
建立了 CO2 制冷循环各个部件的稳态仿真模型 ,对 6种不同的跨临界 CO2 制冷循环进行了稳态仿真 ,衡量了吸气回热、回收膨胀功以及二级压缩等方式对系统性能的影响 .结果表明 ,采用二级压缩并回收膨胀功可以大大提高系统的性能 ;只采用... 建立了 CO2 制冷循环各个部件的稳态仿真模型 ,对 6种不同的跨临界 CO2 制冷循环进行了稳态仿真 ,衡量了吸气回热、回收膨胀功以及二级压缩等方式对系统性能的影响 .结果表明 ,采用二级压缩并回收膨胀功可以大大提高系统的性能 ;只采用两级压缩而不回收膨胀功 ,对系统的性能并没有明显的改善 ;单级压缩时如果系统中带有膨胀机 ,采用吸气热交换器可以提高制冷量 ,但对性能系数 ( COP)值的影响不大 ;单级压缩不回收膨胀功时 ,采用吸气热交换器可以大大提高系统的制冷量和 展开更多
关键词 临界 二氧化碳 制冷循环 稳态仿真
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二氧化碳摆动转子膨胀机的受力分析 被引量:4
10
作者 李敏霞 马一太 +1 位作者 李丽新 杨俊兰 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期96-99,共4页
由于具有环保优势,近年来自然工质二氧化碳越来越受到关注.但二氧化碳工质应用的跨临界系统存在的最大缺点是节流损失大,导致系统循环性能系数较低.对二氧化碳跨临界摆动转子膨胀机进行了理论分析,为开发高效率膨胀机代替节流阀减小... 由于具有环保优势,近年来自然工质二氧化碳越来越受到关注.但二氧化碳工质应用的跨临界系统存在的最大缺点是节流损失大,导致系统循环性能系数较低.对二氧化碳跨临界摆动转子膨胀机进行了理论分析,为开发高效率膨胀机代替节流阀减小节流损失,提高系统效率提供理论帮助.对膨胀机摆动转子进行了受力分析的研究,建立了摆动转子膨胀机的受力方程,对摆动转子进行了受力计算,结果表明膨胀机的摆杆两侧摩擦力很大,导致摩擦损失增大. 展开更多
关键词 二氧化碳临界循环 摆动转子 膨胀机
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跨临界循环二氧化碳在热泵型热水器中的应用研究 被引量:16
11
作者 徐洪涛 袁秀玲 +3 位作者 李国强 李蒙沂 田怀璋 甄兆威 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期12-16,共5页
CO2 是一种无毒、不燃烧的天然气体。它对大气臭氧层没有破坏作用 ,温室效应也较小。CO2 在超临界下运行 ,与传统制冷剂相比有其明显的特点。实验表明 ,在自来水的进水水温 8℃ ,出水水温 6 0℃ ,蒸发温度 0℃的条件下 ,用CO2 作制冷剂... CO2 是一种无毒、不燃烧的天然气体。它对大气臭氧层没有破坏作用 ,温室效应也较小。CO2 在超临界下运行 ,与传统制冷剂相比有其明显的特点。实验表明 ,在自来水的进水水温 8℃ ,出水水温 6 0℃ ,蒸发温度 0℃的条件下 ,用CO2 作制冷剂的热泵型热水器供热系统的COP值可达到 4 .3。系统以周围空气为热源时 ,全年的运行平均供热COP值可以达到 4 .0 ,与传统的电加热或者燃煤系统相比 ,可以节省 75 %的能量。通过对运行的调节 ,再加上较高的压缩机效率以及CO2自身良好的传热性质 ,我们可以获得高的COP值。 展开更多
关键词 临界循环二氧化碳 热泵型热水器 COP 制冷剂 温室效应
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二氧化碳膨胀机的热力计算与选型分析 被引量:6
12
作者 马一太 魏东 +1 位作者 查世彤 李敏霞 《流体机械》 CSCD 2002年第10期43-46,共4页
从往复式、转子式、螺杆式和涡旋式膨胀机的几何结构出发 ,对其膨胀过程进行了理论分析 ,并研究了各自的运动规律。通过对带有不同类型膨胀机的CO2 跨临界系统进行热力计算 ,得出了各种膨胀机的实际功率范围和特征结构尺寸。考虑到超临... 从往复式、转子式、螺杆式和涡旋式膨胀机的几何结构出发 ,对其膨胀过程进行了理论分析 ,并研究了各自的运动规律。通过对带有不同类型膨胀机的CO2 跨临界系统进行热力计算 ,得出了各种膨胀机的实际功率范围和特征结构尺寸。考虑到超临界二氧化碳的膨胀特性 ,提出了理想的CO2 展开更多
关键词 热力计算 选型 二氧化碳 膨胀机 临界循环 自然工质
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跨临界制冷循环中二氧化碳在毛细管内的流动仿真 被引量:8
13
作者 曹小林 陈惠 +1 位作者 冯明坤 廖胜明 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1604-1608,共5页
根据跨临界制冷循环中二氧化碳在毛细管内流动过程中的状态变化,毛细管划分为超临界气体区、液体区和两相区。针对各分区建立均相数学模型并进行模拟计算。研究结果表明:毛细管内的流动主要是超临界气体区和液体区的流动,两相区的长度短... 根据跨临界制冷循环中二氧化碳在毛细管内流动过程中的状态变化,毛细管划分为超临界气体区、液体区和两相区。针对各分区建立均相数学模型并进行模拟计算。研究结果表明:毛细管内的流动主要是超临界气体区和液体区的流动,两相区的长度短,而且两相区中制冷剂的干度增加快;随着入口温度的升高,超临界气相区长度逐渐增加,而液相区长度缩短,直至接近于0 m,而两相区的长度虽然有一个先增加后缩短的变化过程,但变化幅度小,几乎不变;当其他参数固定时,毛细管总长度随入口压力成比例增长,而与入口温度成反比例增长;此外,当内径或质量流量改变时,毛细管长度变化明显。 展开更多
关键词 制冷 二氧化碳 临界制冷循环 毛细管
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跨临界二氧化碳汽车空调特性分析 被引量:14
14
作者 丁国良 黄冬平 张春路 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期17-23,共7页
本文建立跨临界循环汽车空调装置的数学模型 ,通过样机实验数据对模型进行检验 ,用此模型分析了跨临界循环汽车空调装置的变工况特性 ,以及吸气回热结构对于装置工作性能的影响。本文的研究结果可用于指导跨临界循环汽车空调装置的设计... 本文建立跨临界循环汽车空调装置的数学模型 ,通过样机实验数据对模型进行检验 ,用此模型分析了跨临界循环汽车空调装置的变工况特性 ,以及吸气回热结构对于装置工作性能的影响。本文的研究结果可用于指导跨临界循环汽车空调装置的设计改进。 展开更多
关键词 临界二氧化碳 汽车 空调 变工况特性 制冷工质
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跨临界二氧化碳制冷系统节流降压形式研究 被引量:5
15
作者 刘军朴 陈江平 陈芝久 《流体机械》 CSCD 2002年第4期41-43,10,共4页
对膨胀机、涡流管、膨胀阀 3种节流形式的的制冷系统进行了热力学分析 ,结果表明 ,膨胀机或者涡流管的膨胀形式可提高系统的COP ,降低系统不可逆损失 ,是以后提高跨临界二氧化碳系统COP的重要研究方向。
关键词 临界二氧化碳制冷系统 节流 降压 膨胀 膨胀机 涡流管
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小型制冷装置二氧化碳膨胀机的研究 被引量:2
16
作者 马一太 魏东 +2 位作者 王景刚 查世彤 李敏霞 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期55-55,共1页
随着自然工质CO2 研究的进一步发展 ,为了提高系统的COP ,采用膨胀机取代节流阀的方法越来越受到人们的重视。首先介绍了采用膨胀的CO2 跨临界循环的系统流程 ,选取典型工况分别对活塞式、螺杆式、转子式和涡旋式膨胀机进行了热力计算 ... 随着自然工质CO2 研究的进一步发展 ,为了提高系统的COP ,采用膨胀机取代节流阀的方法越来越受到人们的重视。首先介绍了采用膨胀的CO2 跨临界循环的系统流程 ,选取典型工况分别对活塞式、螺杆式、转子式和涡旋式膨胀机进行了热力计算 ,并结合CO2 超临界膨胀过程的特点和生产工艺 ,初步确定了各种型式膨胀机的结构尺寸。通过对比分析各种膨胀机的功率匹配特性 ,确定了不同应用场合膨胀机的选型原则和技术可行性。在此基础上 ,重点分析和讨论了适用于小型制冷装置的二氧化碳涡旋式膨胀机。通过初步的结构设计 ,提出了影响膨胀机性能的关键几何参数 ,并进行了理想涡旋膨胀机的热力分析 ,旨在为研究和设计CO2膨胀机样机提供理论依据和设计经验。 展开更多
关键词 小型制冷装置 二氧化碳膨胀机 临界循环 热力分析 自然工质 COP
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一种新型跨临界压缩二氧化碳储能系统热力分析与改进 被引量:12
17
作者 何青 郝银萍 刘文毅 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第5期93-101,共9页
为实现储能系统内余热的回收再利用,采用热泵作为热量存储系统,对基于地下储气室的跨临界压缩二氧化碳储能系统(Trans-critical compressed carbon dioxide energy storage,TC-CCES)的压缩热进行回收再热利用,运用热力学定律对该储能系... 为实现储能系统内余热的回收再利用,采用热泵作为热量存储系统,对基于地下储气室的跨临界压缩二氧化碳储能系统(Trans-critical compressed carbon dioxide energy storage,TC-CCES)的压缩热进行回收再热利用,运用热力学定律对该储能系统主要设备进行热力分析及敏感性分析。考虑蓄热介质热物性的限制,研究不同蓄热介质构成的储能系统对系统性能方面的影响。研究表明系统的循环效率、储能效率以及储热效率分别为66%,58.41%,46.11%。在该储能系统工作过程中,随着压缩机和膨胀透平绝热效率的增大,储能系统循环效率和储能效率呈逐渐增大趋势,可通过提高压缩机和透平绝热效率的方法提高系统运行性能。研究还证实了以水为蓄热介质的储能系统效率最高,系统性能最好。 展开更多
关键词 临界压缩二氧化碳 热泵 蓄热介质 热力分析 敏感性分析
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二氧化碳跨临界循环放热过程换热性能研究 被引量:6
18
作者 马一太 杨俊兰 +1 位作者 管海清 卢苇 《流体机械》 CSCD 2004年第7期41-45,34,共6页
二氧化碳跨临界循环放热过程处于超临界区 ,由于在准临界点附近CO2 的热物理参数变化非常剧烈 ,超临界区流体的换热有别于传统制冷剂 ,气体冷却器的换热优劣对系统性能影响较大。为了能设计出高效的气体冷却器 ,应该对这一过程的换热性... 二氧化碳跨临界循环放热过程处于超临界区 ,由于在准临界点附近CO2 的热物理参数变化非常剧烈 ,超临界区流体的换热有别于传统制冷剂 ,气体冷却器的换热优劣对系统性能影响较大。为了能设计出高效的气体冷却器 ,应该对这一过程的换热性能作一全面了解。本文主要讨论了制冷剂CO2 在气体冷却器中的换热特点 ,以及流体温度、高压侧压力、质量流速、热流密度、管径和含油量等因素对换热的影响 ,最后探讨了换热关联式和气体冷却器型式的研究进展。 展开更多
关键词 二氧化碳临界 放热过程 气体冷却器 换热
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二氧化碳摆动转子膨胀机的设计与受力研究 被引量:3
19
作者 李敏霞 马一太 李丽新 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第10期48-51,共4页
设计开发了二氧化碳摆动转子膨胀机,代替节流阀减小节流损失。研究给出了膨胀机摆动转子进行受力分析情况,对关键部件摆动转子进行了应力与变形的计算。结果发现膨胀机的摆杆两侧的摩擦力很大,将会导致此处的摩擦损失增大。与滚动活塞... 设计开发了二氧化碳摆动转子膨胀机,代替节流阀减小节流损失。研究给出了膨胀机摆动转子进行受力分析情况,对关键部件摆动转子进行了应力与变形的计算。结果发现膨胀机的摆杆两侧的摩擦力很大,将会导致此处的摩擦损失增大。与滚动活塞膨胀机相比,摆动转子膨胀机的总力矩更大,更有利于膨胀机的运行。计算结果表明,摆动转子膨胀机结构上有优势,承压能力很好,适于在高压差下工作。 展开更多
关键词 二氧化碳临界循环 摆动转子 膨胀机
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跨临界二氧化碳制冷循环参数优化 被引量:16
20
作者 廖胜明 《长沙铁道学院学报》 EI CSCD 1997年第4期41-45,共5页
本文在循环模拟的基础上,分析了各有关参数对跨临界二氧化碳制冷循环性能系数(COP)的影响.分析表明,对给定的冷却器(对应于传统亚临界系统中的冷凝器)出口温度和蒸发温度,冷却压力(对应于传统亚临界系统中的冷凝压力)存在一个... 本文在循环模拟的基础上,分析了各有关参数对跨临界二氧化碳制冷循环性能系数(COP)的影响.分析表明,对给定的冷却器(对应于传统亚临界系统中的冷凝器)出口温度和蒸发温度,冷却压力(对应于传统亚临界系统中的冷凝压力)存在一个使COP最大的最优值.本文给出了最优冷却压力与冷却器出口温度及蒸发温度之间的关联式,为跨临界二氧化碳制冷系统的设计和智能控制提供了依据. 展开更多
关键词 临界 二氧化碳 制冷循环 设计 智能控制
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