CO2热泵双级冷却套管式气体冷却器性能数值模拟
CO2汽车空调气体冷却器的仿真分析
CO2汽车空调气体冷却器的仿真分析简林桦;梁子伟;邢琳;关欣【摘要】以CO2汽车空调气体冷却器为研究对象,使用ANSYS软件对CO2气体冷却器的换热模型进行了数值模拟,显示了CO2在气冷器内沿程的温度场和速度场的变化,分析了排气压力、CO2的流量以及冷却水流量对CO2流动和换热的影响.模拟结果表明:压力增高时,出水温度提高,气冷器的CO2出口温度降低,适当提高排气压力是有利的;CO2流量的增加使两侧流体的出口温度都相应提高,而CO2的出口温度提高对系统是不利的,制冷剂流量不能太大;增大水流量能降低气冷器的出口温度,对系统循环有利,可适当增大冷却水的流量.【期刊名称】《能源工程》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】8页(P21-28)【关键词】CO2气冷器;汽车空调;数值模拟;性能分析【作者】简林桦;梁子伟;邢琳;关欣【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TB61天然工质制冷剂CO2集无毒、不可燃、资源丰富等诸多优点于一身。
CO2的臭氧层破坏潜能指标(Ozone Depression Potential, ODP)为0，温室效应潜能(Global Warming Potential, GWP)为1，对大气环境友好，因此全世界掀起了一场对CO2研究的热潮[1-2]。
CO2跨临界循环的冷却放热过程发生在超临界压力(7～12 MPa)下，CO2流体在该过程中是单相的气体冷却过程，因此此时的换热设备是气体冷却器。
汽车空调系统中，制冷剂泄露会对环境造成危害，采用天然工质制冷剂已成为大势所趋。
对于CO2用于车用空调的研究源自挪威的LORENTZEN教授等提出的CO2跨临界循环系统，其团队研发汽车空调的样机并进行实验，结果表明此系统的COP和制冷量与R12系统差不多，某些工况甚至优于后者。
CO_2气体冷却器的熵产分析和优化
压降熵产很小， 在一定范围内， 其变化不影响总熵 产数的单调变小趋势， 但与前者相反的是， 随着管
流动
参数
形式
１０
１２
Ｄｉ
１４
１６
１８
２０
Ｔｗ， ｊ－ １ － Ｔｓ， ｊ Ｔｗ， ｊ － Ｔｓ， ｊ
（ ４）
制冷剂与水的传热：
ｑ ｊ ＝（ ＫＡ） ｉ， ｊ ΔＴｌｍ
（ ５）
１．２．２ 第二定律分析
Ｓ ｇｅｎ， ｊ ＝ ΔＳｒ， ｊ ＋ ΔＳｗ， ｊ #０
（ ６）
等式右边表示两侧流体的熵变：
$ % ΔＳｒ，ｊ ＝ ｍｒ Ｔ ｒ， ｊ
!ｈｒ， ｊ －
（ ５） 忽略气体冷却器的散热、漏热损失。
１．２ 控制方程
基于以上假设， 把气体冷却器沿 ＣＯ２ 流动方向分 成若干计算微元， ＣＯ２ 走管程， 水走壳程， 并利用热力 学第一及第二定律在图 １ 所示的微元段上建立能量守 恒方程和熵方程。在每一个单元内部， 认为工质的物性
２３ Ｎｏ．５／２００７
总 第１１７期 第２８卷
［９］
Ｔｗ，ｉｎ 人 将数值分析和大量实验数据相结合， 分
ｊ－ ２ ｊ－ １ ｊ 顺流
别拟合出了适合于微通道和小管径的 ＣＯ２ 换热关联式。到目前为止， 这是比较准确常
图 １ 换热器微元划分示意图
用的两个换热关联式。针对本文研究的小
是均一的。
１．２．１ 第一定律分析
制冷剂侧：
ｑｒ ｊ ＝ ｍｒ ［ｈｒ， ｊ －（１ Ｔ， Ｐ） － ｈｒ，（ｊ Ｔ， Ｐ） ］
两级节流跨临界CO2引射制冷系统性能模拟及实验研究
两级节流跨临界CO2引射制冷系统性能模拟及实验研究CO2作为一种天然制冷剂,其ODP值为0、GWP值为1,非常符合我们对环境保护的要求。
传统跨临界二氧化碳制冷系统压力高,节流损失较大,因此提升系统COP意义重大。
本文采用针阀和引射器两种节流装置对系统进行两级节流,其中第一节流装置用来控制高压侧压力,第二节流装置控制蒸发温度并回收部分膨胀功。
本文主要对系统中的第二节流装置引射器进行了数值模拟和实验研究,研究了不同工况条件下的系统性能,分析了系统性能的影响因素;实验对比了第二节流装置采用引射器和使用传统节流装置对系统性能的影响。
本文使用ANSYS CFX对不同尺寸的引射器内部流动及性能进行了数值模拟,分别模拟了不同引射器进口压力条件下引射器内部速度场、温度场、压力场及引射比。
模拟结果表明:二氧化碳在引射器中速度整体上呈先增加后减小的趋势;压力、温度在第二喷嘴喉部处出现快速下降;对喷嘴距分别为0mm、9mm、15mm 的引射器内部的速度分布、压力分布、温度分布及引射比等参数的模拟。
结果表明,喷嘴距为9mm时引射器的引射比最大。
同时,对混合室长度分别为92mm、124mm的引射器模拟结果表明,混合室长度为124mm的引射器性能高于于混合室长度92mm的引射器性能。
实验数据表明,在固定蒸发压力和气冷器出口温度时,压缩机功耗随排气压力的增加呈增加趋势,制冷量及系统性能系数随排气压力的增加呈先增加后减小的趋势,在排气压力为9MPa时系统性能达到最值。
对于不同的工况条件,系统性能系数随喷嘴距的增加呈先增加后减小的趋势,在喷嘴距为9mm时系统性能系数取得最大值。
混合室长度分别为92mm、124mm的引射器实验数据表明,使用混合室长度为124mm引射器的系统性能系数大于混合室长度92mm引射器的系统性能系数。
这些结论与数值模拟结论是一致的,但引射器引射比模拟值要高于实验值。
引射器节流与传统节流的比较结果表明,在相同的实验工况条件下,使用引射器节流装置减少了的二氧化碳节流损失,提升了二氧化碳制冷系统性能。
跨临界CO2热泵热水系统标准化热水供应的仿真模型与实验研究
跨临界CO2热泵热水系统标准化热水供应的仿真模型与实验研究王哲龚毅吴学红侯锋李亚强郑州轻工业学院制冷与低温研究中心河南郑州450002摘要：使用CO2天然制冷剂作为空气源或水源热泵介质技术已经逐步商业化，跨临界CO2热泵热水系统的研究有助于节能减排，优化住宅热水供应。
本文的目标是在研究不同热水需求量变化对热泵热水系统性能影响的实验基础上，针对热泵和水箱系统的相关性能参数建立了跨临界CO2热泵和储水箱的数学模型。
实验结果表明：在±20%热水需求量变化范围内，热泵系统性能参数呈现平稳变化趋势；高压侧压力对热泵系统COP和热水流量，温度等参数均有影响。
关键词：跨临界CO2、热泵、COP、水箱、仿真模型、实验研究Experimental Study and Simulation Model of a CO2Transcritical Heat Pump Water Heating System under a Standardized Demand Wang Zhe GongYi Wu-Xuehong HouFeng Li-YaqiangZhengzhou University of Light Industry,Henan Zhengzhou450002Abstract:Water-to-water or air-to-water heat pumps using CO2as a natural refrigerant have been developed and commercialized.They are expected to contribute to energy saving in residential hot water supply.The goal of this paper is in experimental basis on the different hot water demand changes in the heat pump and hot water system performance ing of performance parameters to establish the mathematical model of a transcritical CO2heat pump and storage tank.The experimental results show that:in the range of±20%of hot water demand,heat pump system performance parameters show a steady trend;The high-pressure side pressure changes affect the COP of the heat pump system and the flow and temperature of the hot water system.Keyword:Transcritical CO2,Heat pump,COP,Water tanks,Simulation model,Experimental study 1.引言使用自然工质CO2的空气源和水源热泵热水器已经逐步走向商业化，而通过实际验证跨临界CO2热泵热水系统的应用有助于节能减排，优化住宅热水供应等[1]。
超临界CO2冷却换热特性数值模拟
计算 中使 用 了结 构化 的 四边 形 网格 ， 对计 算结 并 果进 行 了 网格 独立 性 验 证 。在 壁 面 附近 均 设 置边 界 层， 由于 近壁 面处 温度梯 度 较大 ， 引起 物性变 化 ， 从而
造 成 较 大 的密 度 梯 度 ， 而 在 划 分 网格 时 对 壁 面 网 格 因
ｉ ｅ ｅ ｏ ｉｙ Ｗ ｉ ｈ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ＣＯ２ ｉ ｌ ｔＲｅ， ｃ ｅ ｃ ｅ ｏ ｅ ｔｔａ ｆ ｒ ｉ ｐ ｏ ｅ ｇ ａ ｕ ｌ ｎｌｔｖ ｌｃ ｔ ． ｔ ｔ ｅ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｈ ｎ ｅ ｏ ｆ ｉｎｔ ｆ ｈ ａ ｒ ｎｓｅ ｍ ｒ ｖ ｓ ｒ ｄ ａｌ ｉ ｙ． Ｈｅ ｔ ａ ｔａ ｓｅ ｏ ｆｉ ｉｎ ｎ ｒ ａ ｅ ｓｗａｅ ｎ ｅ ｎ ｒ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｇ ｓ ｌｋ ｅ ｉｎ，ｗｈ ｌ ｔｉ ｒｅ ｐ ｃｉ ｅ ｉ ｈ ｒ ｎ ｆｒ ｃ ｅｆｃｅ ｔｉ ｃ ｅ ｓ ｓａ ｔｒ ｉｌ ｔＲｅｉ ｃ ｅ ｓ ｓｉ ｈ ａ —ｉ ｅ ｒ ｇｏ ｉｅ ｉ ｓ ｉｒ ｓ ｅ ｔｖ ｎ ｔ ｅ ｌｑ ｉ ｌ ｅ ｉｎ． ｉ ｕ ｄ—ｉ ｒ ｇｏ ｋｅ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｕｐ ｒ ｒｔ ａ ａ ｂ ｎ ｄｉｘ ｄ ｎ ｍ ｅ ｉａ ｔ ｄ ｃ ｏｉ ｇ ｃ ｎ ｉｉｎ ｓ ｅ ｃ ｉ ｃ ｌｃ ｒ ｏ ｏ ｉ ｅ； ｕ ｒｃ ｌｓｕ ｙ； ｏ ｌｎ ｏ ｄ ｔｏ ｉ
化 碳 的冷 却实 验研 究 ， 出 Ｎ 得 ｕ数 随 着 管 径 减 小 而 减
水
水
ｉ｛ “｛ “ｉｆ ｜Ｙ Ｉ ／／ Ｊｆｉ ｉ“ｆ ｆ ｌ ｉｌ ｒ ／ ／／／ ｌ ｔ ｉ ｆ ｆ Ｉ｝ ＇‘ ““Ｉ ｉ Ｈ
小 的结 论 。Ｓ ｏ ｅｋ等 、 ｕ ｉ Ｈ ａ 等 对 圆管 内超 临 界 二
CO_2气体冷却器的设计及实验研究
300． 26
38． 3
25
324． 20
40． 3
30
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气冷器中 CO2 工质与水的最小传热温差约为 6 ℃ ，足够满足传热的要求。
图 2 CO2 管内冷却的各换热关联式比较 Fig． 2 Comparison of different cooling heat transfer
correlations in CO2 tube
图 1 气体冷却器结构示意图 Fig． 1 Schematic diagram of gas cooler structure
文献标识码： A
文章编号： 1005-9954（ 2014） 11-0056-05
DOI： 10． 3969 / j． issn． 1005-9954． 2014． 11． 012
Design and experimental study on CO2 gas cooler
XIE Miao-miao，GUAN Xin，DANG Xiang-bing （ School of Energy and Power Engineering，University of Shanghai for Science ＆ Technology，Shanghai 200093，China） Abstract： It shows superiorities in transcritical CO2 heat pump system for water heating applications due to its large high-side temperature glide and better matching with the secondary fluid． In order to optimize the performance of gas cooler and improve the performance of CO2 heat pump system，the gas cooler of CO2 heat pump water heater was designed，and the experimental study was carried out． The structure of the double pipe gas cooler was designed based on the Gnielinski heat exchange correlation formulas，with gas cooler length 14 m，inner tube 6 mm，outer tube diameter 14 mm，and wall thickness 1 mm． The experiments were carried out under different conditions with CO2 heat pump system experiment platform． The average COP of heat pump system is 1． 8， the average instantaneous condensing power is 1 400 W，and the heat transfer coefficient of the instantaneous total average value is 745 W / （ m2 ·K） ． Key words： CO2 ； gas cooler； double pipe； COP
同时供冷供热的CO_2双级压缩热泵循环性能研究
Ｆｅ ． ２ ２ ｂ ０１
２１ ０ ２年 ２月
同时供 冷 供 热 的 Ｃ 双 级 压缩 热 泵循 环 性 能研 究 Ｏ２
刘 雄 ， 刘 珂 姜乔 乔 郭浩 波。 ， ，
（ ． 安 建 筑 科 技 大 学 环 境 与市 政 工程 学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ５ ；． 部 建 筑 科 技 国 家 重 点 实 验 室 （ ） １西 陕 １ ０ ５２ 西 筹 ，
实 现本 文所 提 Байду номын сангаас循 环 的多功 能空调 热泵热 水器 的几 种方案 参见 文献 Ｅ ｏ１ ］ ｌ 一２ ．
１ 双 级 压 缩 热 泵循 环 原 理及 热 力计 算
１ １ 循 环 的 工 作 原 理 ．
如图 １ 所示 为本 文所研 究循 环 的原 理 图 ， 发器 Ｅ用 于生 产冷 冻 水 ， 源侧 换 热器 Ｄ用 于从 低 温 蒸 热 热源 （ ： 或土壤 ） 如 水 中吸取热 量 ， 产冷 冻水所 产生 的冷凝 热 、 生 以及从 低温 热源 中吸取 的热量 ， 过热水 通
中 图分 类 号 ： ＴＵ８ ４９ ３ ． 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６７ ３ （Ｏ ２ Ｏ一１ ６Ｏ １０ —９ Ｏ ２ １ ）１Ｏ ２ 一６
CO2热泵双级冷却套管式气体冷却器性能数值模拟
制冷与空调
Ｒｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ａｉ ｒ Ｃｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ
Ｖ＿ ０ １ ． ３ ０ Ｎｏ ． ５ Ｏｃ ｔ ． ２ ０ １ ６ ． ５ ２ Ｏ ～５ ２ ４
（ １ ． Ｆ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｙ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｋ ｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ， ６ ５ ０ ５ ０ ０ ；
文章编号：１ ６ ７ １ ． ６ ６ １ ２（ ２ ０ １ ６ ）０ ５ ． ５ ２ ０ ． ０ ５
Ｃ ２ 热泵双级冷却
套管式气体冷却器性能数值模拟
马瑞芳 李 雯 李世 平 罗会龙
（ １ ． 昆明理工大学建筑工程 学院 昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０ ； ２ ． 云南省农村 科技服 务 中心 昆明 ６ ５ ０ ０ ２ １ ）
Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｌ ｆ ｏ ｗ ｎｄ ａ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ｎｓ ａ ｆ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｉ ｎ ｂ ｏ ｔ ｈ ｒ ｅ ｒ ｆ ｉ ｇ ｅ ｒ ａ ｎ ｔ ｎｄ ａ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｎａ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｈｅ ｔ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｐ ｙｓ ｂ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ
０ 引言
Ｃ Ｏ ２ 热泵 备 受 国 内外 学者 关注 ，其 工质 Ｃ Ｏ２
对环 境 友好 ，Ｏ ＤＰ值为 ０ ，Ｇ ＷＰ值 为 １ 。此 外 ，
CO2热泵双级冷却套管式气体冷却器性能模拟分析
马瑞芳 1 罗会龙 1 杜培俭 2 林辩启 1 李永亮 2 杨晓川 2
(1 昆明理工大学建筑工程学院，昆明 650500；2 昆明东启科技股份有限公司，昆明 650106)
摘 要
建立了跨临界 CO2 制冷系统中双级冷却套管式气体冷却器模型， 对管内 CO2 侧和水侧的流动及换
图 2 双级冷却套管式气体冷却器计算模型
为适度简化计算，假设：1）在每个微单元内， (6) 管的内壁温恒定，水、CO2 定性温度采用平均温度， 这以减小由于变物性所带来的计算误差； 2） 水、 CO2 式(6)中 为相对粗糙度，根据实测数据，本文计算 选用的绝对粗糙度为 5 m。 平均分到每一根套管内，且管道间没有热传导。 CO2 侧的传热系数： 对于每个流程中给定的第 j 段，可以根据能量 平衡，水侧和 CO2 侧的换热量分别由式(1)和式(2) (7) hc Nu d 确定： 式(7)中： 为的导热系数(W· m-1K-1) ； d 为内管直 (1) Q j cwp mw (Tw1, j Tw2, j )
基金项目：国家科技支撑计划项目(2012BAA13B02)；国家自然科学基金
力剧烈变化，使得管内的流动换热数值计算较为复 杂。 对比分析文献[2~6]， Gnielinski 公式的计算值与 实验值吻合较好。本文以能量平衡的方法建立气体 冷却器模型， 采用 Coolpack 软件进行 CO2 的热物性 计算，分析各因素对双级套管式气体冷却器换热性 能的影响。
Abstract A model was developed for two-stage tube-in-tube gas cooler in trans-critical carbon dioxide refrigeration systems. Fluid flow and heat transfer processes in both refrigerant and water sides were analyzed with the latest physical properties database and the corresponding correlations. The model was validated by the comparison between simulation result s and experimental data under various conditions. Further more, the influences of major parameters on two-stage tube-in-tube gas cooler performance were analyzed and discussed. The model developed in this paper could be used for the optimal design of gas coolers. Keywords CO2 heat pump Trans-critical cycle Two-stage tube-in-tube gas cooler Numerical simulation
CO2套管式气体冷却器设计及试验研究
ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ｉ Ｓ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ａ ｎ １ ０ ％．
ＫＥＹ Ｗ ＯＲＤＳ ＣＯ２； ｇａ ｓ ｃ ｏ ｏｌ ｅ ｒ； ｈｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｆ ｅ ｒ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ； ｓ ｕｐ ｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ
近年 来 ， 在世 界 经 济 飞速 发 展 的 同时 ， 能 源 短 缺 和环境 污染 问题 成 为 制 约人 类 社 会 可 持 续 发 展 的瓶 颈 。在 制冷 空调 热 泵领 域 ， Ｃ Ｏ ： 以其 独 特 的热 物理 性质 和 环境友 好 性 成 为 工质 替 代 的一 种 重 要
好， 偏差小于 １ ０ 。
关 键 词 Ｃ Ｏ ； 气体冷却器 ； 传热关联式 ； 超 临界
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｕ ｂ ｅ 。 ｉ ｎ — ｔ ｕ ｂ ｅ ＣＯ２ ｇ ａ ｓ ｃ ｏ ｏ ｌ ｅ ｒ
１ ） ， 并 以设 计 工 况 下 换 热 量 ４ ． ５ ｋ ｗ 为设 计 换 热
热 泵 热水 器 已经 步人 商业 化 ， 并 且 还 有 上 升 的 趋 势 。而我 国 的热水 使 用 与发 达 国家 相 比还 有 较 大 差距 ， 随着 我 国经 济 的稳 步 发 展 ， 家 家 户 户 用 上 热 水 也将 很 快 成 为 现 实 ， 热 泵 热 水 器 的 市 场 潜 力 较
大， Ｃ Ｏ ： 热泵 热水 机 组将有 效 解决 空 调 冷 热源 面 临 的资 源与环 境 的压力 ， 应 用前 景 良好 。
量 进 行设 计 ， 同 时针 对 不 同 的 气 体 冷 却 器 Ｃ Ｏ 入 口压 力 、 人 口温 度 以及 出水 温度 条 件 下 的换 热 性 能 进行 理论 计 算 ， 分析 Ｃ Ｏ 。 套 管 式 气 体 冷 却 器 在 不 同入 口压 力条件 下 的换热 性 能 的变 化趋 势 。
二氧化碳微通道气体冷却器的数值仿真与性能优化
3 模型的计算与验证
本文应用此模型对微通道气体冷却器进行了模 拟计算 , 采用 EES 软件 , CO2 和空气的热物性来 自 N IS T Ref rigerant Database R EFPRO P[ 6 ] . 采用 文献 [ 2 ] 的实验条件得到了仿真结果 , 并与实验 数据进行了比较 ( 见表 3) . 图 4 、图 5 为表 3 中条 件 1 时的模拟结果 , 分别显示了制冷剂传热系数 h 、N usselt 数 、温度 T r 及压降 Δ pr 、Reynolds 数 在 3 个流程内沿流动方向的变化 . 由图中看到 , 第 一流程内温降最多 , 在第二流程内温度到达虚拟临 界温度 , 传热系数 h 、 N u 达到峰值 , Re 迅速下 降 , 这是由于在虚拟临界点附近 CO2 的热物性变 化迅速引起的 . 由表 3 发现 , 制冷剂出口温度的计 算值与实验值非常接近 , 差别在 ± 01 5 ℃ 之间 , 而 管内压降的值两者相差较大 , 计算值明显小于实验 值 . 这种差别产生的原因还不能很确切地知道 . 根 据文献 [ 2 ] 的说明 , 对实验用气体冷却器进行剖 切后发现 : 微 通道 内 径 只 有 标 准 值 01 79 mm 的 94 % , 其中还有 39 %的管道出现了不同程度的堵 塞 . 这可能是实验压降较大的主要原化 工 学 报 Vol1 56 No1 9 Journal of Chemical Indust ry and Engineering ( China) September 2005
基金项目 : 国家自然科学基金项目 (59806002) .
・1 7 2 2 ・
化 工 学 报
第 56 卷
Fig1 1 Configuration of louvered fin CO 2 gas cooler
CO2热泵空调控制系统的Simulink模型设计与仿真黄巧琳王文帅杨春华曹锋张子瀚
CO2热泵空调控制系统的Simulink模型设计与仿真黄巧琳王文帅杨春华曹锋张子瀚发布时间：2023-06-22T10:01:37.019Z 来源：《中国科技信息》2023年7期作者：黄巧琳王文帅杨春华曹锋张子瀚[导读] 车用CO2热泵空调控系统制逻辑与算法比较复杂，尤其是台架试验与路试更是耗时耗力。
为缩短控制器开发周期与调试周期，本文介绍了Simulink软件的应用，其中包括了状态机搭建以识别九种工作工况、控制模型的搭建与测试用例仿真，并详述了电动压缩机与电子膨胀阀的控制模型的设计。
豫新汽车热管理科技有限公司河南新乡 453000摘要：车用CO2热泵空调控系统制逻辑与算法比较复杂，尤其是台架试验与路试更是耗时耗力。
为缩短控制器开发周期与调试周期，本文介绍了Simulink软件的应用，其中包括了状态机搭建以识别九种工作工况、控制模型的搭建与测试用例仿真，并详述了电动压缩机与电子膨胀阀的控制模型的设计。
关键词：CO2热泵空调；Simulink模型；仿真1.前言CO2热泵空调应用在新能源汽车热管理系统中，具有温度范围广、耗能小等优点。
CO2是天然制冷剂，化学性质稳定，作为制冷剂的安全等级为A1，其ODP为零，GWP仅为1，对环境影响极小。
此外，CO2作为制冷剂的热力学性能良好，在制冷量以及流动阻力方面优于其他制冷剂，此外，其在低温下的制热性能优良的特点十分适用在纯电动汽车的空调系统。
跨临界CO2循环系统与传统工质热泵系统在装置组成上区别不大，一般由压缩机、室外换热器、蒸发器、除霜换热器、节流装置、回热器等部分组成。
本文介绍的CO2热泵空调热管理架构如图1.1所示。
图1.1 整车热管理架构图（制冷循环）CO2热泵空调系统工作工况比较多，其控制逻辑与算法也极其复杂，尤其是台架试验更是耗时耗力。
本文介绍用Simulink软件搭建此控制模型并进行仿真验证，并且利用Simulink自带的生成代码功能，将仿真后的模型直接生成可移植的C语言代码，这样就大大缩短了热管理控制器的开发周期。
大功率二氧化碳热泵热水系统运行性能
化
工 学
报
、 ， ｏ １ ． ６ ６ ＮＯ ． ６ Ｊ ｕｎ ｅ ２ Ｏ１ ５
ＣＩ ＥＳＣ Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ
大功率二氧化碳 热泵热水系统运行性能
罗会龙 ，林 辩启 ，杜培 俭 ， 杨 晓川 ，马瑞 芳 ， 向开根
。 昆明东启科技股份有限公司 ，云南 昆明 ６ ５程 学 院 ，云 南 昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０ ；
摘要 ：在小功率 Ｃ Ｏ ２ 热泵热水器的基础 上设计与构建 了一种大功率跨临界循环 Ｃ Ｏ ２ 热泵热水系统。在 该跨 临界循 环Ｃ Ｏ２ 热泵热水 系统 中， 采用二级冷 却套管式 Ｃ Ｏ ２ 气体冷却器 、 双毛细管并联组合节流及设置 回热器等技术途径 ， 用 以提 高系 统的热力性能 。在恒温环境实验 室中测试分析 了气候参数及运行参数对跨Ｉ 临界循环 Ｃ Ｏ ２ 热泵热水系统 稳态热力性 能的影响 。各种典型气候条件下系统 日平均运行性 能的测试结果表 明，根据气候条件合理地选 取运 行 参数 ，该系 统具有优 良的热力性能。系统 的制热温度可在 ６ ０ ￣８ ５ ℃选取 ， 在环境温度为 ４ ． １ ～２ ７ ． ３ ＂ Ｃ的气候条件下 日平均性能系数 （ Ｃ ＯＰ ）在 ３ ． ４ ５ ～４ ． ０ ４之间。 关键词 ：二氧化碳：测量；压缩机 ；热水系统 ；热性能 ＤＯｈ １ ０ ． １ １ ９ ４ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ４ ３ ８ － １ １ ５ ７ ． ２ ０ １ ５ ０ ０ ４ ９ 中图分 类号 ：Ｔ Ｋ １ Ｉ ＋ ４ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：０ ４ ３ ８ —１ １ ５ ７（ ２ ０ １ ５ ）０ ６ —２ ２ ７ ４ —０ ６
Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ， ｇ Ｋ ｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ６ ５ ０ １ ０ ６ ， Ｙ ｕ ｎ ｎ ａ ｎ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
小型CO2热泵系统用气体冷却器仿真研究
小型CO2热泵系统用气体冷却器仿真研究作者：王勤陶乐仁王栋刘银燕来源：《能源研究与信息》2017年第01期摘要： CO2气体冷却器的结构和换热效果对CO2跨临界循环影响较大.为设计出高效的气体冷却器，有必要对其性能进行模拟和优化.采用有限单元法建立了小型CO2热泵热水器中气体冷却器稳态分布参数模型，分别对其CO2侧和水侧的流动与换热进行了数值仿真，运用该模型分别针对CO2侧进口压力对气体冷却器设计管长和CO2换热性能的影响进行了分析.结果表明，CO2侧进口压力在8～12 MPa时，从8 MPa开始每递增1 MPa，换热系数峰值比压力增加1 MPa前的依次递减约57.14%、33.33%、25.00%、9.83%，设计管长比压力增加1 MPa前的依次递减约55.60%、18.75%、11.33%、9.09%.综合考虑管道耗材与CO2换热能力，针对小型CO2热泵系统，气体冷却器CO2侧进口压力取8.5～10 MPa较合理.研究可为气体冷却器设计提供理论指导.关键词：气体冷却器；有限单元法； CO2；仿真中图分类号： TU 83文献标志码： AAbstract： The structure and heat transfer performance of CO2 gas cooler have great impact on CO2 transcritical cycle performance.In order to design a gas cooler with high efficiency，it is necessary to conduct the performance study by numerical simulation and thus the optimization of CO2 gas cooler.Steadystate distributed parameter model of gas cooler in a small CO2 heat pump system was established using finite element method.The flow and heat transfer characteristics on both sides of water and CO2 were studied.The effect of CO2 inlet pressure on designed tube length and heat transfer coefficient of CO2 was analyzed.The results showed that when the CO2 inlet pressure increased from 8 to 12 MPa in 1 MPa increments，the maximum heat transfer coefficient of CO2 decreased by 57.14%，33.33%，25.00% and 9.83% in order.The designed tube length of gas cooler decreased by 55.60%，18.75%，11.33% and 9.09% in order.The reasonable inlet pressure of CO2 was achieved in the range of 8.5 to 10 MPa，taking the tube cost and heat transfer coefficient of CO2 into consideration.The model can provide a theoretical guidance for the design of gas cooler.Keywords： gas cooler； finite element method； carbon dioxide； numerical simulation由于CFCs （氯氟烃）与HCFCs （含氢氯氟烃）会对臭氧层造成破坏并对全球变暖产生重要影响，为保护环境，制冷剂的替代问题已成为全世界共同关注的对象.前国际制冷学会主席G.Lorentzen提倡使用自然工质作为替代制冷剂，并首先提出了CO2跨临界循环理论，受到了制冷领域的普遍关注[1].CO2跨临界循环的放热过程是一个伴随有较大温度滑移的变温过程，这与水加热时温度升高相吻合，是一种特殊的洛伦兹循环，可以减少由温差引起的传热不可逆损失，有利于提高循环的COP（性能系数）；另一方面，CO2跨临界循环高压侧压力较高，这也导致了压缩机排气温度较高，但这非常适合用于热泵热水器领域，可得到更高温度的热水.1994年，挪威科技工业研究所Sintef率先对CO2跨临界循环进行了研究，结果表明，将水温从9 ℃加热到65 ℃，其COP可达4.1，比电加热热水器和燃气热水器节约能耗75%左右[2].日本DENSO公司在2000年制造了第一个基于Shecco技术的热泵热水器.此后，大金、三洋、日立、三菱、松下等公司相继研发出适合民用的热泵热水器.近十五年来，挪威、德国、奥地利、美国等国家的学者，日本三洋、大金、日立等公司研发人员以及我国天津大学、上海交通大学等高校研究人员均对CO2热泵热水器系统进行了广泛研究，其中在日本政府的大力支持下CO2热泵热水器已于2001年进入商业应用阶段[3].理论与实际应用均表明，CO2作为替代制冷剂不仅在保护环境方面功效卓著，而且在热泵热水器领域应用前景广阔.CO2超临界放热过程发生在超临界区，温度与压力相互独立，换热过程依靠显热完成，加上CO2特殊的热物性与流动传输性，使其放热过程与传统制冷剂有很大不同.气体冷却器（简称气冷器）作为热泵热水机组重要部件之一，其换热效果直接影响系统的性能和运行经济性[4]，因此有必要对CO2超临界放热过程的流动特性进行研究.1CO2气冷器模型建立本文所研究的气冷器为水冷式套管换热器，采用光滑圆管作套管，内套三根螺旋铜管进行换热.螺旋铜管示意图如图1所示.内管通入CO2制冷剂，内管与外管间通入冷却水.由于气冷器内的换热过程发生在临界区附近，当CO2处于准临界状态时，物性变化非常剧烈.本文采用微元法，即将气冷器沿制冷剂流动方向划分成微元段，再对每个微元段按集总参数法建模[5].为了简化模型，对每段微元作如下假设：①忽略气冷器与周围环境的换热；②气冷器稳态运行；③制冷剂平均分配至每段微元内，管路沿轴向不存在热传导；④CO2和水沿管路轴向一维流动，并忽略水侧压降.沿着CO2流动方向将气冷器划分为等长度的N段.在每段微元中，CO2与水处于逆流换热状态.第j段微元（j=1、2、…、N）如图2所示，其中：do，i为微元段外管内径，m；di，i、di，o分别为微元段内管内径和外径，m；twj，in、twj，out分别为微元段内外管间环隙水侧进口、出口温度，℃；trj，in、trj，out分别为微元段内管中CO2侧进口、出口温度，℃.因为是全逆流，每段微元的制冷剂出口参数等于后一段微元的制冷剂入口参数[6].每段微元中，根据水侧吸热量、CO2侧放热量以及由传热方程计算的对流换热量建立平衡方程进行求解.式中，Re为CO2侧雷诺数.2CO2套管式气冷器模型的设计本文建模时假定制冷剂只有一个流程，即可看成是一维流动.沿着制冷剂流动的方向，采取步长为0.05 m来划分微元.计算以气冷器的进口端为起点，每段微元的制冷剂出口参数即为下一段微元的制冷剂进口参数.由于微元很短，所以在对每段微元进行计算时，以其制冷剂进口处物性代替整段微元内制冷剂的物性，以其冷却水出口处物性代替整段微元内冷却水的物性.每段微元中制冷剂进口物性均通过调用MATLAB软件中的Refprop8查询，所有程序采用MATLAB2012a进行编写.表1为气冷器仿真基准工况.气冷器模拟设计算法采用微元求解法.程序开始后，根据已知条件、能量平衡原理以及相关对流换热原理，计算第j段微元CO2进口温度、冷却水出口温度和微元段换热量，并将计算结果与twj，in相比较.如果计算结果大于twj，in，则将在第j段微元中计算得到的出口参数赋值为下一段微元入口参数，继续计算下一段微元CO2进口温度和冷却水出口温度；如果计算结果小于twj，in，则程序停止运算，输出结果.气冷器模型计算流程如图3所示.经过计算，在第104段微元处冷却水进口温度为16.93 ℃，小于设定值17 ℃，此时整个循环结束.由于计算步长为0.05 m，所以若要满足基准工况，所需气冷器设计管长为5.2 m.将各段微元换热量相加，可得总换热量为1 501.42 W.3气冷器仿真结果分析3.1CO2侧和水侧温度沿制冷剂流动方向的变化图4为由计算获得的气冷器CO2侧和水侧温度沿制冷剂流动方向的变化.CO2进入气冷器后初始阶段温度下降较快，之后温度趋于平缓，水侧温度从入口至出口缓慢上升.其原因是微元段水侧出口温度与CO2侧进口温度最初的温差较大，此时换热量较大，CO2侧温度下降较快.随着CO2侧温度逐渐下降，其定压比热容随之变大，换热系数与定压比热容成正比，所以此时CO2的换热系数较大，温度下降也趋于平缓.最后，当CO2侧温度下降至亚临界区域时，定压比热容与换热系数均逐渐减小，温度逐渐降低.水侧温度从入口至出口近似线性上升，导致CO2侧和水侧温差沿制冷剂流动方向逐渐减小.3.2CO2侧进口压力对CO2换热系数的影响图5为由程序模拟出的在不同CO2侧进口压力下CO2换热系数随温度的变化.由图可知，CO2换热系数峰值随着压力增大逐渐减小.CO2侧进口压力在8～12 MPa时，以8 MPa为基准每递增1 MPa，其换热系数峰值比压力增加1 MPa前的依次递减约57.14%、33.33%、25.00%、9.83%.这是因为CO2在临界点附近物性变化最为剧烈，所以进口压力越接近临界压力，其对应换热系数峰值越高.由图5可知，CO2热物性在不同压力时的换热过程中变化剧烈，在假临界温度附近换热系数最高，随着温度升高换热系数逐渐减小，而且减小的幅度也逐渐变小.3.3内、外管径对气冷器设计管长的影响在基准工况下分别改变铜管内、外管径，模拟CO2气冷器设计管长随内、外管径的变化，结果如图6所示，图中，管径参数皆取外径作为参考值，壁厚与基准工况一致.在相同外管径条件下，内管径在0.005 5～0.008 5 m范围内从0.005 5 m开始依次递增0.001 0 m时，气冷器设计管长比管径增加0.001 0 m前依次递减约30.33%、18.95%、15.58%；在相同内管径条件下，外管径在0.018～0.024 m范围内逐渐增大0.003 0 m时，气冷器设计管长会递增约2 m.从节约材料角度分析，设计气冷器时应选择内管径较大、外管径较小的铜管作为套管.可见，选择合适的管径对材料成本等有非常重要的影响.3.4CO2进口压力对气冷器设计管长的影响CO2气冷器设计管长随CO2侧进口压力变化如图7所示.气冷器设计管长随进口压力增大总体呈下降趋势，但下降速率趋于平缓.因为随CO2侧进口压力增大，CO2定压比热容逐渐减小.由图5可知，CO2侧换热系数随压力升高逐渐降低，总换热系数也随之下降.此时，当放出相同热量时，CO2侧温度在较高进口压力工况时相比于在较低进口压力工况时下降得更快，每段微元中CO2侧出口温度更低.由式（1）～（4）可知，微元段水侧进口温度也随之下降，此时预计达到目标冷却水进口温度所需的微元段数目减少.由于微元段长度一定，所以设计管长随进口压力增大逐渐减小.由图5可知，CO2侧换热系数随压力增大逐渐降低，且减小幅度逐渐变小，则所需微元段数目减少的速率随之降低，所以设计管长随CO2进口压力增大逐渐减小，且减小速率逐渐放缓.CO2侧进口压力在8～12 MPa时，从8 MPa开始每递增1 MPa，其设计管长比压力增加1 MPa前的依次减小约55.60%、18.75%、11.33%、9.09%.在8.5～10 MPa 范围内，所需设计管长减小速率开始放缓，超过10 MPa后，减小趋势并不明显，且压力过高，易引发制冷剂泄漏、管道破裂等问题，所以小型CO2热泵系统进口压力设定在8.5～10 MPa可节约管材，且不易发生危险[10].4结论（1）对气冷器内CO2侧和水侧温度沿制冷剂流动方向随管长分布进行了模拟仿真，结果显示，CO2侧和水侧温差逐渐减小，CO2温度变化与水加热温度变化趋势相吻合，有利于减少由温差导致的传热不可逆损失.（2） CO2热物性在不同压力时的换热过程中变化剧烈，在假临界温度附近换热系数最高，随温度升高换热系数逐渐减小，且减小幅度逐渐变小.（3）气冷器设计管长与内管径变化呈负相关，与外管径变化呈正相关.从节约材料角度分析，设计气冷器时应选择内管径较大、外管径较小的铜管作为套管.（4）小型CO2热泵系统用气冷器设计管长随进口压力的增大逐渐减小，在8.5～10 MPa 范围内，所需设计管长减小速率开始放缓，比较有利于节约气冷器设计管材，且在可控的铜管耐压安全范围内，不易发生危险.参考文献：[1]秦海杰，李鹏冲.CO2跨临界循环与常规制冷剂循环性能比较[J].制冷与空调，2014，14（2）：50-53.[2]ZHANG J F，QIN Y，WANG C C.Review on CO2 heat pump water heater for residential use in Japan[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews，2015，50：1383-1391.[3]吕静，周传煜，王伟峰.跨临界CO2热泵热水器的应用研究[J].节能，2009，28（1）：10-13.[4]吕静，徐峰，王金雨，等.二氧化碳套管式气体冷却器换热性能的实验研究[J].制冷学报，2014，35（4）：67-72.[5]刘圣春，马一太，刘秋菊.CO2水冷气体冷却器理论与实验研究[J].制冷与空调，2008，8（1）：64-68.[6]谌盈盈，廖胜明，黄珍珍.跨临界二氧化碳热泵热水系统气冷器的仿真分析[J].制冷与空调，2007，21（4）：26-31.[7]GNIELINSKI V.New equations for heat and mass transfer in turbulent pipe and channel flow[J].International Chemical Engineering，1976，16（2）：359-368.[8]杨世铭，陶文铨.传热学[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.[9]DEWITT F P，INCROPERA D P.Fundamentals of heat and mass transfer[M].3rd.New York：John Wiley & Sons，1990.[10]胡卫荣.空调换热器用铜量对空调器性能的影响分析[J].能源研究与信息，2015，31（1）：38-42.。
大功率二氧化碳热泵热水系统运行性能
2015年6月 CIESC Journal ·2274·June 2015第66卷 第6期 化 工 学 报 V ol.66 No.6大功率二氧化碳热泵热水系统运行性能罗会龙1，林辩启1，杜培俭2，杨晓川2，马瑞芳1，向开根1（1昆明理工大学建筑工程学院，云南 昆明 650500；2昆明东启科技股份有限公司，云南 昆明 650106） 摘要：在小功率CO 2热泵热水器的基础上设计与构建了一种大功率跨临界循环CO 2热泵热水系统。
在该跨临界循环CO 2热泵热水系统中，采用二级冷却套管式CO 2气体冷却器、双毛细管并联组合节流及设置回热器等技术途径，用以提高系统的热力性能。
在恒温环境实验室中测试分析了气候参数及运行参数对跨临界循环CO 2热泵热水系统稳态热力性能的影响。
各种典型气候条件下系统日平均运行性能的测试结果表明，根据气候条件合理地选取运行参数，该系统具有优良的热力性能。
系统的制热温度可在60～85℃选取，在环境温度为4.1～27.3℃的气候条件下日平均性能系数（COP ）在3.45～4.04之间。
关键词：二氧化碳；测量；压缩机；热水系统；热性能 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20150049中图分类号：TK 11+4 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2015）06—2274—06Investigation of operational performance of high power CO 2 heat pumphot water systemLUO Huilong 1, LIN Bianqi 1, DU Peijian 2, YANG Xiaochuan 2, MA Ruifang 1, XIANG Kaigen 1(1School of Civil Engineering , Kunming University of Science and Technology , Kunming 650500, Yunnan , China；2Kunming DongqiCorporation of Science and Technology , Kunming 650106, Yunnan , China )Abstract ：A high power transcritical CO 2 heat pump hot water system was designed and built on the basis of the existing low power water heater. In order to improve system efficiency, two-stage gas cooler, dual capillary tube combination throttle and internal heat exchanger were used in the CO 2 heat pump hot water system. The effects of climatic and operational parameters on the steady state thermal performance of the CO 2 heat pump hot water system were tested and analyzed in the constant temperature environmental chamber. Test results under typical climate conditions showed that system performance was excellent. The CO 2 heat pump hot water system could provide 60—85℃ hot water according to climatic conditions, and its daily COP (coefficient of performance) was about 3.45—4.04 under the climatic conditions of ambient temperature at 4.1 to 27.3℃.Key words ：carbon dioxide ；measurement ；compressor ；hot water system ；thermal performance引 言作为氟利昂类制冷剂的一种替代工质，CO 2因其安全(不可燃、无毒)、易获取、环保(ODP=0，GWP=1)和优良的热物理性质日益受到重视[1]。
超临界CO2冷却换热特性数值模拟
超临界CO2冷却换热特性数值模拟
曹侃;董其伍;刘敏珊;张丽娜
【期刊名称】《低温工程》
【年(卷),期】2012(000)001
【摘要】采用L-B低雷诺数模型对超临界二氧化碳在竖直圆管内的冷却对流换热特性进行了数值模拟.通过分析得到了管内不同截面的径向流体温度、速度、湍动能分布,并进一步分析了二氧化碳和冷却水进口雷诺数对超临界二氧化碳对换热的影响.研究表明,对流传热系数峰值出现在接近准临界温度的截面内,此时截面内湍动能最大,跨过该截面流速小于进口流速；对流传热系数随着二氧化碳进口雷诺数的增大而增加；对流传热系数在类气体区随冷却水进口雷诺数的增大而增加,而在类液体区则无明显变化.
【总页数】5页(P56-60)
【作者】曹侃;董其伍;刘敏珊;张丽娜
【作者单位】郑州大学热能工程研究中心郑州450002;郑州大学热能工程研究中心郑州450002;郑州大学热能工程研究中心郑州450002;郑州航空工业管理学院机电工程学院郑州450002
【正文语种】中文
【中图分类】TB657;TB66
【相关文献】
1.超临界CO2冷却条件下水平微圆管中对流换热特性 [J], 靳遵龙;刘东来;刘敏珊;曹侃
2.低质量流速下超临界CO2在管内冷却换热特性 [J], 白万金;徐肖肖;吴杨杨
3.扭曲椭圆管内超临界CO2冷却换热的数值模拟 [J], 崔海亭;易长乐;刘思文
4.超临界CO2水平直管内冷却换热的数值模拟 [J], 崔海亭;刘思文;王少政
5.不同换热管内超临界CO2冷却换热的数值模拟 [J], 李猛;陶乐仁;虞中旸;俞庆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超临界CO2水平直管内冷却换热的数值模拟
第3期
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二氧化碳工 质 作 为 制 冷 剂 的 跨 临 界 热 泵 机 组,因 其 对 臭 氧 层 无 破 坏 (ODP=0)、温 室 效 应 潜 能 极 小
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热管冷却采用的数值模拟方法分析
热管冷却采用的数值模拟方法分析
陆泊桥
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】随着我国航空技术的飞速发展,对涡轮发动机的性能指标提出了更高的要求。
发动机的输出功率需要不断攀升,而这一功率的提升与进气口温度息息相关。
进气口温度越高,发动机就能发挥出更大的输出功率。
这也对发动机的首级静叶片提出了更高的要求,其工作环境必须保证安全可靠,以防叶片发生断裂等严重事故。
我国在叶片冷却技术方面主要采用气膜冷却方式,辅以其他冷却手段,形成了一套有效的冷却体系。
当前研究已经遇到了进气口温度提升的瓶颈问题。
此外,由于气膜冷却方式导致的叶片表面温度分布不均,使得叶片的危险系数逐渐增大,机械强度下降,更易发生断裂损耗。
该文探索采用叶片内置热管的冷却方法,通过数值模拟的计算方法,研究这种新型冷却技术的可行性及其工作原理。
重点分析多种数值模拟方法的应用,以及这些方法的准确性和真实性。
【总页数】4页(P44-47)
【作者】陆泊桥
【作者单位】沈阳工学院
【正文语种】中文
【中图分类】V21
【相关文献】
1.轿车发动机活塞冷却方法研究——第二部分采用热管冷却活塞
2.聚光型光伏电池冷却热管蒸发端的数值模拟
3.面向电主轴定子冷却的热管流动与传热数值模拟
4.不同换热管内超临界CO2冷却换热的数值模拟
5.旋转条件下热管冷却涡轮叶片的数值模拟
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文献标识码 Ａ
Ｎｕｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ Ｔｗｏ － ｓ ｔ ａｇ ｅ Ｔｕｂｅ － ｉ ｎ － ｔ ｕ ｂｅ Ｇａ ｓ Ｃｏ ｏｌ ｅ ｒ ｉ ｎ ＣＯ２ Ｈｅ ａ ｔ ＰＬ ｉ Ｗｅ ｎ ２ Ｌ ｉ Ｓ ｈ ｉ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｌ ｕ ｏ Ｈｕ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ
文章编号：１ ６ ７ １ ． ６ ６ １ ２（ ２ ０ １ ６ ）０ ５ ． ５ ２ ０ ． ０ ５
Ｃ Ｏ ２ 热泵双级冷却
套管式气体冷却器性能数值模拟
马瑞芳 李 雯 李世 平 罗会龙
（ １ ． 昆明理工大学建筑工程 学院 昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０ ； ２ ． 云南省农村 科技服 务 中心 昆明 ６ ５ ０ ０ ２ １ ）
０ 引言
Ｃ Ｏ ２ 热泵 备 受 国 内外 学者 关注 ，其 工质 Ｃ Ｏ２
对环 境 友好 ，Ｏ ＤＰ值为 ０ ，Ｇ ＷＰ值 为 １ 。此 外 ，
（ １ ． Ｆ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｙ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｋ ｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ， ６ ５ ０ ５ ０ ０ ；
２ ． Ｙ ｕ ｎ ｎ ｎ ａ Ｒ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ， ６ ５ ０ ０ ２ １ ）
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【 摘 要】 建立 了跨 临界 Ｃ Ｏ ２ 制冷系统中双级冷却套管式气体冷却器模型，对管 内 Ｃ Ｏ ２ 侧和水侧的流动及换
热进 行了数值 仿真 。分析了各种参数下的双级冷却套管式气体冷却器的性能。比较 了多种工况下
的仿真结果与试验 数据 ，验证 了该模 型的正确 性。 【 关键词】 Ｃ Ｏ２ 热泵 ；跨 临界循环 ；双 级冷 却套 管式冷凝器 ；仿真 中图分类号 Ｔ Ｋ１ ７ ２ ． ４
第３ Ｏ卷第 ５期 ２ ０ １ ６年 １ ０月
制冷与空调
Ｒｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ａｉ ｒ Ｃｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ
Ｖ＿ ０ １ ． ３ ０ Ｎｏ ． ５ Ｏｃ ｔ ． ２ ０ １ ６ ． ５ ２ Ｏ ～５ ２ ４
ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ａｌ ｔ ｄ ａ ａ ｔ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｖ ｒｉ ａ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ． Ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｒ ｅ ， ｈｅ ｔ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｍａ ｊ ｏ ｒ ｐ ｒ ａ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｗｏ ｔ － ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｔ ｕ ｂ ｅ － ｉ ｎ — ｔ ｕ ｂ ｅ ｇ ａ ｓ ｃ ｏ ｏ ｌ ｅ ｒ