制热工况下跨临界CO_(2)热泵最优排气压力的影响因素研究

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作者 武中凯 郑泽灿 +3 位作者 宋昱龙 曹锋 毕菲菲 费继友 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期105-113,共9页

最优排气压力是影响跨临界CO_(2)热泵性能最重要的因素。为研究最优排气压力存在原因及其影响参数,并揭示各参数对最优排气压力的影响机理,基于传热夹点理论对最优排气压力进行了理论分析。利用AMESim软件搭建了考虑气体冷却器内部传热... 最优排气压力是影响跨临界CO_(2)热泵性能最重要的因素。为研究最优排气压力存在原因及其影响参数,并揭示各参数对最优排气压力的影响机理,基于传热夹点理论对最优排气压力进行了理论分析。利用AMESim软件搭建了考虑气体冷却器内部传热夹点的跨临界CO_(2)热泵模型进行仿真计算,在进水温度为10~40℃、出水温度为60~90℃、环境温度为-30~25℃的宽工况内定量研究了进水温度、出水温度、环境温度及回热率对热泵系统最优排气压力的影响。研究结果表明:进水温度越低、出水温度越低、环境温度越低,均会导致传热夹点向气体冷却器出口移动,从而使系统的最优排气压力减小;同时,采用回热方式也能够将传热夹点进一步向气体冷却器出口推移,从而减小最优排气压力。研究结果证实传热夹点的位置对于系统最优排气压力的取值具有重要影响,因此基于传热夹点的分析与设计方法具有更强的适用性,可为热泵供暖、车辆热管理等用途中CO_(2)热泵系统的设计和性能优化提供理论与工程基础。 展开更多

关键词 跨临界CO_(2)热泵 最优排气压力 传热夹点 回热率

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跨临界CO_2热泵系统最优排气压力的极值搜索控制 被引量：10

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作者 胡斌 李耀宇 +1 位作者 曹锋 邢子文 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期81-87,共7页

ESC控制策略可以自动搜索性能指标最佳时系统所对应未知的或缓慢变化的系统输入,实际为一种基于梯度信号调制解调的动态搜索方法。本文针对空气源跨临界CO_2热泵热水器系统,选取压缩机排气压力设定值作为ESC控制器的输入,采用COP作为系... ESC控制策略可以自动搜索性能指标最佳时系统所对应未知的或缓慢变化的系统输入,实际为一种基于梯度信号调制解调的动态搜索方法。本文针对空气源跨临界CO_2热泵热水器系统,选取压缩机排气压力设定值作为ESC控制器的输入,采用COP作为系统性能的输出指标,即极值搜索控制的反馈信号。通过搭建空气源跨临界CO_2热泵热水器的动态模型仿真平台,针对恒定工况,变环境温度条件和实时温度条件分别进行了模拟仿真。仿真结果表明,ESC可以搜索恒定或者系统边界变化时最佳的系统输入值,ESC控制的最优排气压力稳态误差在1.0%以内,与基于模型的控制结果相比,最优排气压力的控制偏差也在5%以内,验证了ESC控制策略的可行性和准确性。 展开更多

关键词 跨临界CO2热泵 最优排气压力 极值搜索控制 性能系数

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跨临界CO_(2)热泵系统最优排气压力模拟与实验研究 被引量：5

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作者 王迪 王定标 +2 位作者 杨雨燊 刘鑫鑫 向飒 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2021年第4期33-39,共7页

为探究各操作变量对系统最优排气压力的影响,基于MATLAB平台建立了系统仿真模型,分析了特定工况下,在有、无中间换热器的情况下,系统各变量对系统COP(制热性能系数)的影响,确定了影响系统最优排气压力的主要因素,并拟合了相应的关联式... 为探究各操作变量对系统最优排气压力的影响,基于MATLAB平台建立了系统仿真模型,分析了特定工况下,在有、无中间换热器的情况下,系统各变量对系统COP(制热性能系数)的影响,确定了影响系统最优排气压力的主要因素,并拟合了相应的关联式。同时利用跨临界CO_(2)热泵系统实验台,在不同蒸发温度与气冷器出口温度条件下研究了排气压力对系统性能的影响,得到不同工况对应的最优排气压力值,并与最优排气压力仿真值进行对比验证。结果表明:系统存在最优排气压力,使得系统COP在此压力下达到最大值;加入中间换热器以后,系统COP有所增加,但最优排气压力几乎不变;高的干度、过热度对系统COP的影响很小,系统COP随着气冷器出口温度的升高急剧下降,随蒸发温度的升高而增大,最优排气压力主要与气冷器出口温度和蒸发温度有关;实验得到的系统最优排气压力值与仿真值的最大相对误差为3%,仿真拟合的最优排气压力关联式与实际运行过程匹配良好。 展开更多

关键词 中间换热器 跨临界CO_(2) MATLAB 最优排气压力 关联式

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冷库用CO_(2)跨临界制冷系统最优排气压力研究

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作者 刘业凤 罗勇辉 +1 位作者 肖勇 张华 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期78-82,共5页

设计并搭建CO_(2)跨临界循环制冷机组,研究机组的最优排气压力,并分析在不同的冷库温度下,环境温度对最优排气压力的影响。实验结果表明:在环境温度和冷库温度分别为20℃、-10℃,压缩机转速为4200 r/min时的最优排气压力为7.7 MPa;最优... 设计并搭建CO_(2)跨临界循环制冷机组,研究机组的最优排气压力,并分析在不同的冷库温度下,环境温度对最优排气压力的影响。实验结果表明:在环境温度和冷库温度分别为20℃、-10℃,压缩机转速为4200 r/min时的最优排气压力为7.7 MPa;最优排气压力随环境温度上升而逐渐上升,环境温度对最优排气压力的影响程度相较于冷库温度的影响较大。拟合得到了系统最优排气压力与环境温度和冷库温度的函数关联式。关联式的最优排气压力预测值与实测值之间的最大偏差为6.9%,实验装置在该排气压力预测值下运行时的系统性能系数C_(OP)仅比该排气压力实测值下运行时的系统C_(OP)小4.6%,匹配良好。 展开更多

关键词 跨临界CO_(2)循环 最优排气压力 性能系数 关联式

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空气源跨临界CO_2热泵最优排气压力的理论和实验 被引量：15

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作者 宋昱龙 唐学平 +2 位作者 王守国 杨东方 曹锋 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期81-87,共7页

为了研究空气源跨临界CO2热泵系统中影响最优排气压力的主要因素,以跨临界CO2热泵机组为平台,在焓差室中进行了制热性能测试。结果表明,系统的蒸发压力和气冷器出口温度随排气压力的上升而下降,过热度随排气压力的上升而上升,制热量与... 为了研究空气源跨临界CO2热泵系统中影响最优排气压力的主要因素,以跨临界CO2热泵机组为平台,在焓差室中进行了制热性能测试。结果表明,系统的蒸发压力和气冷器出口温度随排气压力的上升而下降,过热度随排气压力的上升而上升,制热量与制热能效比随排气压力的上升先上升后下降,且存在一个最优值。综合实验数据可以看出,系统的最优排气压力随着环境温度、进水温度、出水温度的下降而降低。在进水温度(环境水温)没有剧烈变动的条件下,通过数据拟合的方法创新性地提出了以环境温度及出水温度为自变量的预测最优排气压力的实验关联式。实验对比证明,系统运行在预测最优排气压力时,制热能效比与实验最优值的偏差小于1.3%,说明以环境温度及出水温度为自变量的预测最优排气压力的方法是值得同行参考的一种有效方法。 展开更多

关键词 跨临界CO2热泵 最优排气压力 关联式

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跨临界CO_2热泵气体冷却器对系统性能及最优排气压力的影响 被引量：8

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作者 宋昱龙 唐学平 +3 位作者 王守国 杨东方 曹锋 王冬青 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期7-15,共9页

为了研究气体冷却器换热面积及其内部制冷剂质量流速对跨临界CO2热泵热水器系统性能及其最优排气压力的影响,本文建立了变换热面积和变质量流速的气体冷却器数学模型,通过理论计算得出,在一定范围内,当CO2质量流速不变时,增加气体冷却... 为了研究气体冷却器换热面积及其内部制冷剂质量流速对跨临界CO2热泵热水器系统性能及其最优排气压力的影响,本文建立了变换热面积和变质量流速的气体冷却器数学模型,通过理论计算得出,在一定范围内,当CO2质量流速不变时,增加气体冷却器的换热面积可以提高系统制热量及制热能效比;但由于压降的影响,增加气体冷却器内CO2质量流速而换热面积不变时,系统的性能系数会先上升后降低。同时,气体冷却器换热面积的增加会使系统的最优排气压力降低,气体冷却器内CO2质量流速的升高会使系统的最优排气压力升高,因此在跨临界CO2热泵设计中,确定气体冷却器换热面积及质量流速对系统获得较高的COP并维持最优排气压力有着重要意义。 展开更多

关键词 空气源热泵 超临界状态 气体冷却器 最优排气压力 CO2

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跨临界CO_(2)热泵系统最优排气压力的实验研究 被引量：1

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作者 肖勇 刘业凤 +2 位作者 胡继伟 孙伟 张华 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期42-46,共5页

为了研究跨临界CO_(2)热泵系统中不同热水出水温度下,环境温度对系统最优排气压力的影响,通过理论结合实验分析,以跨临界CO_(2)热泵机组为平台,在环境室进行了热泵热水器的性能研究。研究结果表明:环境温度和出水温度的上升都会导致系... 为了研究跨临界CO_(2)热泵系统中不同热水出水温度下,环境温度对系统最优排气压力的影响,通过理论结合实验分析,以跨临界CO_(2)热泵机组为平台,在环境室进行了热泵热水器的性能研究。研究结果表明:环境温度和出水温度的上升都会导致系统最优排气压力的上升。出水温度为50℃时,随着环境温度从-20℃上升至3℃,系统的最优排气压力从8.26 MPa上升至9.07 MPa。拟合出以环境温度为自变量的最优排气压力关联式,关联式预测值和实验值最大偏差为1.33%。以环境温度和出水温度为自变量,通过曲面拟合的方法得到适用于该机组的最优排气压力关联式,关联式预测值和实验值最大偏差为1.26%。后者拟合的关联式具有更高的准确性。 展开更多

关键词 跨临界CO_(2)热泵 最优排气压力关联式 性能系数

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CO_(2)热泵最优排气压力理论分析与试验

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作者 刘孝厅 顾众 谢晶 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2023年第5期70-76,共7页

目的:优化热泵系统性能,探讨二氧化碳系统在不同工况下的最优排气压力。方法:通过建立CO_(2)跨临界热泵模型,分析了排气压力和制热量、吸气过热度、制冷剂质量流量及系统能效的关系,深入研究了进出水温度和环境温度对最优排气压力的影响... 目的:优化热泵系统性能,探讨二氧化碳系统在不同工况下的最优排气压力。方法:通过建立CO_(2)跨临界热泵模型,分析了排气压力和制热量、吸气过热度、制冷剂质量流量及系统能效的关系,深入研究了进出水温度和环境温度对最优排气压力的影响,再利用搭建的CO_(2)热泵试验台验证模型的可靠性。结果:3种出水温度下,制热量随排压的升高而增大,质量流量随排压的升高而减小,循环性能系数和过热度随排压的升高呈先增大后减小趋势,最优排气压力随着进出水温度和环境温度升高而升高,但进出水温度的升高会降低系统循环性能系数,据此拟合了出水温度60℃下的最优排气压力关联式,并设计了5组试验证明了其具有可靠性。结论:通过大量的仿真数据确定了系统的最优排气压力,并与试验值对比发现,误差值均小于5%,满足试验及设计需求。 展开更多

关键词 CO_(2)热泵 最优排气压力 COP 进水温度 环境温度

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CO_(2)水合物蓄冷空调系统的热力学分析

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作者 张玉梅 马国远 王磊 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第2期121-129,共9页

为了转移建筑峰值负荷,提出一种CO_(2)水合物蓄冷空调系统,该系统以CO_(2)为循环工质,以CO_(2)水合物为蓄冷介质,采用直接接触式蓄冷方式,可有效减少传热热阻,提高系统性能。基于热力学循环分析方法,对CO_(2)水合物蓄冷系统循环建立数... 为了转移建筑峰值负荷,提出一种CO_(2)水合物蓄冷空调系统,该系统以CO_(2)为循环工质,以CO_(2)水合物为蓄冷介质,采用直接接触式蓄冷方式,可有效减少传热热阻,提高系统性能。基于热力学循环分析方法,对CO_(2)水合物蓄冷系统循环建立数学模型,进行理论分析,结果表明:当CO_(2)消耗量增加到制冷剂质量流量的20%时,系统的性能系数增加到原来的1.25倍。根据温度降低CO_(2)水合物更容易生成的特性,随着蒸发温度的升高,潜热蓄冷量减少,总瞬时蓄冷量和压缩机功耗降低,系统性能系数增大。升高蒸发温度和降低气冷器出口温度有助于提升蓄冷系统的性能。气冷器出口温度对系统的最优排气压力影响较大,而蒸发温度的变化对系统最优排气压力影响较小。当蒸发温度从2℃升高到8℃时,系统的最优排气压力值均维持在8.6 MPa左右。当气冷器出口温度从35℃升高到45℃时,最优排气压力的平均上升幅度约为0.24 MPa/℃。 展开更多

关键词 CO_(2)水合物 蓄冷空调 蓄冷介质 直接接触 性能系数 最优排气压力

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应用于溶液除湿空调中跨临界CO2循环热泵的性能优化分析

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作者 刘丽孺 程甜 +2 位作者 王璋元 王晓霞 丁泽智 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期448-452,共5页

介绍CO2跨临界循环与溶液除湿一体化空调系统的运行原理，确定应用于溶液除湿空捌的CO2跨临界循环的温度及压力范同，建立循环性能分析模型。以1kg／s制冷剂流量为基准，用经过验证的Coolpack软件埘系统进行模拟优化分析研究，分析跨临... 介绍CO2跨临界循环与溶液除湿一体化空调系统的运行原理，确定应用于溶液除湿空捌的CO2跨临界循环的温度及压力范同，建立循环性能分析模型。以1kg／s制冷剂流量为基准，用经过验证的Coolpack软件埘系统进行模拟优化分析研究，分析跨临界CO2循环不同蒸发温度、冷却器出口温度以及压缩机排气压力对系统COP的影响，为跨临界CO2循环热泵在溶液除湿空调巾的应用提供理论支持。 展开更多

关键词 CO2跨临界热泵循环 溶液除湿空调 气体冷却器 最优排气压力 性能系数

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跨临界CO2空气源热泵系统性能研究 被引量：6

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作者 赵宗彬 宋昱龙 +4 位作者 包继虎 陆磊 李宏哲 郭扬 朱丰雷 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期22-30,共9页

本文针对空气源跨临界CO_2热泵系统,采用效率分析法建立了压缩机的数学模型,采用结构分析法建立了膨胀阀的数学模型,采用分布参数法建立了气体冷却器、蒸发器和中间换热器的数学模型,并将其耦合为整个系统的数学模型,并通过实验验证了... 本文针对空气源跨临界CO_2热泵系统,采用效率分析法建立了压缩机的数学模型,采用结构分析法建立了膨胀阀的数学模型,采用分布参数法建立了气体冷却器、蒸发器和中间换热器的数学模型,并将其耦合为整个系统的数学模型,并通过实验验证了数学模型的计算结果。结果表明:机组输入功率的计算值与实测值的偏差小于4.4%;制热量的平均偏差为5.76%;最优排气压力的偏差小于0.1 MPa。综上所述,在确定的运行工况下,通过数学模拟计算某确定配置系统的性能参数是可行的。 展开更多

关键词 CO2热泵系统 稳态数学模型 最优排气压力 不确定度 性能系数

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CO_(2)跨临界循环冷热联供机组性能实验研究

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作者 刘业凤 陆晨阳 +2 位作者 张华 罗勇辉 刘帅 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期47-52,共6页

采用CO_(2)跨临界循环水-水热泵技术,测试了CO_(2)跨临界循环冷热联供机组的性能特点。通过调节压缩机频率、电子膨胀阀开度、蒸发器侧乙二醇水溶液进口温度与气冷器侧进水温度等方式,测试该机组在以制热为主要目标时最优排气压力的变化... 采用CO_(2)跨临界循环水-水热泵技术,测试了CO_(2)跨临界循环冷热联供机组的性能特点。通过调节压缩机频率、电子膨胀阀开度、蒸发器侧乙二醇水溶液进口温度与气冷器侧进水温度等方式,测试该机组在以制热为主要目标时最优排气压力的变化,以及不同参数对制热量、制冷量、制热COP h与系统综合能效COP(制热COP_(h)与制冷COP_(c)之和)的影响规律。研究结果表明:在额定工况下,压缩机频率从80 Hz增加到120 Hz时,系统最大制热COP_(h)从3.9降到3.3;当乙二醇水溶液进口温度升高、气冷器进口水温降低时,系统的制热COP_(h)以及系统综合能效COP都随之升高。机组同时供冷供热可明显提高系统综合能效,经济性好且节能效果显著。文中的研究成果对于屠宰、酿造等同时具有冷热需求的行业推广应用CO_(2)冷热联供机组具有参考价值。 展开更多

关键词 跨临界CO_(2)热泵 压缩机频率 最优排气压力 COP_(h)

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两级节流中间完全冷却CO_(2)跨临界双级压缩制冷循环特性研究 被引量：5

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作者 牛恒 肖寒松 +3 位作者 李无言 王佩卿 张显鹏 石文星 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1-9,共9页

CO_(2)是零ODP、低GWP的天然制冷剂,在冷库制冷系统中应用前景广阔。本文针对用于低温冷库的两级节流中间完全冷却CO_(2)跨临界双级压缩制冷循环(DTCC循环)建立数学模型,通过计算不同工况,分析蒸发温度、压缩机等熵效率、气冷器出口温... CO_(2)是零ODP、低GWP的天然制冷剂,在冷库制冷系统中应用前景广阔。本文针对用于低温冷库的两级节流中间完全冷却CO_(2)跨临界双级压缩制冷循环(DTCC循环)建立数学模型,通过计算不同工况,分析蒸发温度、压缩机等熵效率、气冷器出口温度、排气压力以及回热循环方式对DTCC循环制冷系数的影响规律;给出DTCC循环的最优排气压力和最佳中间压力的计算式。研究表明:在蒸发温度-30~10℃、气冷器出口温度30~45℃范围内,DTCC循环的最优排气压力约比相同工况下的单级跨临界制冷循环的最优排气压力低0.3 MPa;低压级排气采用预冷气冷器、在高压级气冷器出口设置回热器均可有效改善DTCC循环的制冷系数。 展开更多

关键词 CO_(2) 两级节流中间完全冷却 最优排气压力 最优中间压力 回热循环

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