跨临界co2制冷系统气体冷却器实验研究 experimental study of gas cooler in trans-critical co2 refrigeration system.pdfVIP

第27卷第3期 电力科学与工程 V01．27，No．3 62 I ElectricPowerScienceand Mar．．20l 2011年3月 Engineering 跨临界C02制冷系统气体冷却器实验研究 靳光亚，谢英柏，刘迎福，刘春涛 (华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003) 摘要：对跨临界CO：制冷系统气体冷却器进行了实验研究。研究表明：随着高压压力的变化，尽管气体 冷却器进口的C02温度与冷却水的换热温差变化范围较大，但气体冷却器出口CO，温度几乎不变；系统 的高压压力为9MPa时，气体冷却器中C02的压降只有高压压力的l％左右，相对较小；随着气体冷却 器出口CO：温度的升高，系统制冷量先呈线性减小，后逐渐趋于稳定，压缩机耗功呈线性增加；实验条 件下，气体冷却器出口C02温度由30℃增至37℃时，系统的COP减小了约25％。 关键词：跨临界C02制冷系统；气体冷却器；实验研究 中图分类号：TB65文献标识码：A 的跨临界CO：制冷循环系统中的气体冷却器进行 研究具有重要意义，可以揭示与气体冷却器相关 0引言 的各参数间的变化关系，改进系统的控制和调节， 为气体冷却器的优化设计提供依据。 由于臭氧层破坏和温室效应的不利影响，用 自然工质替代合成工质越来越受到国内外制冷界 1 实验系统及实验研究方法 的重视。已故国际制冷学会主席G．Lorentzen… 率先提出了CO：跨临界循环的理论，认为CO：是 本试验系统的试验装置示意图如图1所示。 “2l世纪最具前景的制冷剂”。CO：作为制冷工质该试验装置主要包括3个子系统：跨临界CO：制 虽然具有其独特的优势旧J，但由于其I临界温度较 冷循环系统、冷却水系统和冷冻水系统。其中跨 低(31℃)，系统COP不高。因此通过完善系统临界CO：制冷循环系统为核心部分，包括压缩机、 循环方式、优化系统设备来提高系统的循环效率 气体冷却器(气冷器)、前置蒸发器、蒸发器、 是推广CO，跨临界循环的关键，其中一个重要方 节流阀、内部热交换器、气液分离器、油分离器 向就是改进气体冷却器的设计p’4J。 等设备。 近年来许多学者对超临界二氧化碳换热进行 气体冷却器的设计形式为套管式，外管为 Xl mm，内管由三根成正三角形排列的不锈 了实验研究M’7I，结果表明管径、压力、浮升力、th28 热流密度、质量流量等参数的变化对换热特性的 无缝钢管咖8．5×1．5mm组成，换热总管长为7．8 影响很大。 m，制冷剂走管内，冷却水走管外，逆流换热。 但值得注意的是，与单纯的换热实验相比， 蒸发器的设计理念是管壳式和套管式的结合，节 在实际的CO，制冷循环系统中，相关参数之间的 流装置采用天津大学自行设计的手动节流阀，压 相互影响过程非常复杂。例如调节冷却水的温度， 最初改变的是制冷剂在气体冷却器出口的温度， 型活塞式CO：专用压缩机，为单级、半封闭，理 但同时会引起蒸发温度、压缩机吸排气压力、压 论排气量3．5m3／h。 缩机吸排气温度等参数的明显变化。因此对实际 系统采集的数据包括制冷系统压力、温度， 收稿日期：2010—12—14。 万方数据 第3期 靳光亚，等跨临界c0：制冷系统气体冷却器实验研究