CO_2气体冷却器的熵产分析和优化.pdfVIP

专 题 研 讨 RefrigerationAirConditioning 制冷空调 ElectricPowerMachinery 与电力机械 CO 气体冷却器的熵产分析和优化 2 黄珍珍, 廖胜明, 谌盈盈 (中南大学 能源科学与工程学院,湖南 长沙 ) 410075 摘要:基于热力学第一及第二定律,建立了跨临界CO2热泵热水器中气体冷却器模型,对气 体冷却器里流体温差传热和摩擦导致的不可逆性进行了分析,在分析的基础上对换热器的结构进 行了优化,得出了一定外形和工况下,小管径气体冷却器的最优内部结构。 关键词:CO2; 跨临界; 气体冷却器; 熵产数 中图分类号: 文献标识码: 文章编号: ( ) TU831.4 A 1006-8449200705-0023-05 0 引言 近年来,自然工质的使用正重新受到重视,其中对 1.1基本假设 , [12] 跨临界CO热泵热水器的研究 正逐渐成为国内外 2 由于气体冷却器在超临界压力下工作,在整个换 研究的热点。与常规热泵热水器相比, 跨临界循环 CO 2 热过程中,热交换介质,尤其是CO的温度变化很大, 2 在热泵应用领域具有其它工质无法比拟的优势。系统 引起物性参数的变化也很大,因此,简单地采用集中参 中气体冷却器的放热过程与传统亚临界系统冷凝器中 数单节点模型可能会引起较大的误差,而采用分布参 的冷凝放热过程有很大不同,气体冷却器通常在超临 数模型,将气体冷却器分为许多微元,考虑不同区域性 界区运行,制冷剂没有相变,而压力和温度是相互独立 质的差异,能更好地反映气体冷却器的工作情况,得到 的参数,制冷剂与水的温度分布曲线更加接近,温差不 的结果也更接近于实际。为了简化计算,模型中作了如 可逆损失减小,另外,系统压缩机排气温度高,单级压 下假定: [3] ()气体冷却器中制冷剂和水的流量没有变化,制 缩情况下能制造出 的高温热水。 等人 于 1 70~90℃ Liao 2000年通过对CO跨临界循环的分析,拟合出了高压 冷剂平均分配到每根内管; 2 ()忽略两侧流体的周向和径向流动,假设流体为 侧最优运行压力的关系式,并表明气体冷却器作为跨 2 临界CO热泵热水器的一个重要部件,其传热性能的 管(壳)内轴向一维流动; 2 ()制冷剂和水侧均处于稳态流动,各参数不随时 优劣对于整个系统性能有着很大影响,因此对它的优 3 化设计就显得特别重要。