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CO2气液两相小型膨胀机的研究进展

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随着国际社会环境意识的提高,臭氧层破坏、温室效应问题受到持续广泛的关注,越来越多的学者将注意力集中于环保制冷剂.CO2因简单易得、安全可靠、传热性能和流动性好等优点受到重视.本文对CO2气液两相小型膨胀机的研究进展进行分析和总结,发现在循环中将节流阀换成CO2膨胀机可有效提高系统的制冷效率,经过计算得到带膨胀机跨临界CO2循环的制冷、制热效率分别比R134a循环高6.9%、4.6%,比带节流阀的循环高25.76%、16.17%;CO2膨胀机的等熵效率越高,系统制冷、制热效率越大,若CO2膨胀机的等熵效率大于32%,则带CO2膨胀机的系统性能优于带回热器循环的系统性能.不同CO2膨胀机由于结构不同导致效率、泄漏和摩擦损失不同,活塞式、转子式等膨胀机结构简单,但同时泄漏损失也较大;滑片式、旋转叶片式、涡旋式等膨胀机效率得到了很大提高,但其结构较为复杂,制造难度大,生产成本较高;同时对当前存在的一些问题提出了解决办法,如进行合理的设计减小泄漏与摩擦损失、将压缩功提供给压缩机、在膨胀过程中加入其他气体以及设计可调节膨胀比的CO2膨胀机.目前CO2膨胀机的研究基本集中于实验室,在工程中应用较少.因此未来应以实验和理论相结合,进一步研究CO2膨胀机效率提升、关键零部件技术开发等问题.
Research Progress of Small-scale CO2 Two-phase Expanders

秦鹏伟、马一太、党超镔、刘楷、李敏霞、霍文明、王派

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天津大学机械工程学院中低温热能高效利用教育部重点实验室天津大学热能研究所 天津 300072

福井大学工学系研究科 福井 9100017

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跨临界循环 膨胀机 膨胀功 等熵效率 泄漏 CO2

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2021YFF03068012021YFF0306805

2023

制冷学报
中国制冷学会

制冷学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.672
ISSN:0253-4339
年,卷(期):2023.44(1)
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