氨双级氨+二氧化碳载冷氨+二氧化碳复叠二氧化碳制冷对比表
二氧化碳和氨复叠制冷的分析与研究的开题报告
二氧化碳和氨复叠制冷的分析与研究的开题报告一、研究背景随着氟利昂等氟氯碳化合物及其替代品的逐渐淘汰，环保型制冷剂成为了人们关注的焦点。
其中，二氧化碳和氨是两种备受瞩目的环保型制冷剂。
二氧化碳的热力学性质良好，能够满足低温制冷需求；氨具有较高的制冷效率，但由于其具有毒性和易燃性，需要在安全使用方面进行特别关注。
因此，将二氧化碳与氨复叠使用，可以发挥二者的优点，达到更好的制冷效果。
二、研究内容本研究的主要内容是对二氧化碳和氨复叠制冷进行分析与研究。
具体研究内容包括：1. 二氧化碳和氨复叠制冷的基本工作原理和制冷性能分析。
2. 制冷系统的设计和优化，包括制冷剂的选择、制冷系统的结构设计和管路设计等。
3. 制冷系统的实验验证，包括实验参数的设定、实验数据的采集和分析，验证二氧化碳和氨复叠制冷的制冷性能与效果。
4. 制冷系统的经济性分析，包括成本分析、效益分析和环境影响分析等。
三、研究意义本研究的意义主要体现在以下方面：1. 对二氧化碳和氨复叠制冷技术的理论和实践进行深入探究，为其在工业生产中的应用提供理论支持和技术指导。
2. 通过对制冷系统的设计和优化，提高系统的制冷效率和经济效益，减少对环境的负面影响。
3. 探索和发展更加环保、高效的制冷技术，为推动环保型制冷技术进步和促进可持续发展做出贡献。
四、研究方法本研究采用理论与实验相结合的方法，具体实施方案如下：1. 系统调研，搜集国内外相关文献，了解国内外二氧化碳和氨复叠制冷技术的研究现状和发展趋势。
2. 确定研究内容和方法，进行制冷系统的设计和优化，并开展实验验证。
3. 分析实验数据，评估制冷系统的制冷性能、经济性和环境影响。
4. 归纳总结研究成果，撰写开题报告和论文。
五、预期成果本研究预期达到以下成果：1. 深入探究二氧化碳和氨复叠制冷技术的理论和实践，为其在工业生产中的应用提供理论支持和技术指导。
2. 通过对制冷系统的设计和优化，提高系统的制冷效率和经济效益，减少对环境的负面影响。
各种制冷剂的参数
各种制冷剂的参数制冷剂是制冷系统中的重要组成部分，它们的参数直接影响着制冷效果和能耗。
本文将从不同制冷剂的参数方面介绍它们的特点和适用范围。
一、氨（NH3）氨是一种常用的制冷剂，具有较高的制冷效果和热导率。
氨的气体比热容较大，故制冷剂氨的冷却过程需要较大的冷却面积。
此外，氨的气体密度较大，对管道和设备的安全性要求较高，需要采取一定的安全措施。
二、氟利昂（Freon）氟利昂是一种常见的氢氟碳化物，作为制冷剂具有较低的毒性和燃烧性。
氟利昂具有较低的沸点和蒸发潜热，能够提供较大的制冷量。
然而，由于氟利昂对臭氧层有破坏作用，逐渐被禁止使用。
三、丁烷（n-Butane）丁烷是一种天然气制冷剂，具有较低的臭氧层破坏潜力和较高的制冷效果。
丁烷的燃烧热值较高，需要采取一定的安全措施。
由于丁烷是可再生资源，对环境友好，近年来得到了广泛应用。
四、二氧化碳（CO2）二氧化碳是一种环保型制冷剂，具有较低的全球变暖潜势和臭氧层破坏潜力。
二氧化碳的制冷效果较差，需要较高的工作压力和较大的制冷功率。
由于二氧化碳在大气中易于获取和排放，成本较低，近年来在商业和家用制冷领域得到了广泛应用。
五、氟里昂替代品（HFC）氟里昂替代品是指替代氟里昂的一类新型制冷剂，具有较低的全球变暖潜势和对臭氧层的破坏潜力。
氟里昂替代品制冷效果较好，但部分种类的制冷性能会受到环境温度和压力的影响。
六、直链烷烃（n-Alkanes）直链烷烃是一类天然气制冷剂，具有较低的臭氧层破坏潜力和较高的制冷效果。
直链烷烃的热导率较低，需要较长的传热路径，从而增加了制冷设备的体积。
由于直链烷烃是可再生资源，对环境友好，逐渐得到了应用。
七、氟烷（Fluorocarbons）氟烷是一类含氟有机化合物，作为制冷剂具有较低的臭氧层破坏潜力和较高的制冷效果。
氟烷的热导率较低，需要较大的冷却面积。
由于氟烷具有较高的化学稳定性，能够在广泛的温度范围内工作。
八、硫化氢（H2S）硫化氢是一种具有刺激性气味的气体，作为制冷剂使用较少。
NH3_CO2两种不同形式复合制冷循环性能比较
蒸发温度（℃）
0.17 0.165 0.16 0.155 0.15 0.145 0.14
冷凝蒸发温度（℃）
图 6 NH3/CO2 相变二次冷媒系统的 CO2 量变化 Fig 6 Curve of CO2 mass of NH3/CO2 phase change secondary medium system
( ) ( ) ( ) COP =
Q
M + M NH3eva
NH 3mid
× hNH3 4 − hNH3 3
+ M NH3eva × hNH31 − hNH3 6'
M CO2
=
Q
h − h CO21
CO2 2
M NH3
=
Q
h − h NH31
NH3 6'
+
Q
h − h NH31
NH3 6'
×
⎜⎛ ⎜⎝
4
20
0
4
3 4’
-20
-40
4’ 1
3 1
-60
0
1
2
3
4
5
6
7
A:NH3/CO2 复叠循环 P-H 图
B:NH3/CO2 复叠循环 T-S 图
图 1NH3/CO2 复叠循环原理图
Fig 1 Diagram of NH3/CO2 cascade refrigeration system
100000
Abstract The combined refrigeration system of NH3/CO2 is the completely friendly refrigeratoin system using nature refrigerants. Based on the analyses of T-S and P-H diagram of the NH3/CO2 cascade refrigeration system and the NH3/CO2 phase change secondary medium refrigeration system, COP, the quantity of NH3 and CO2 of the two systems were compared. The calculated results show that COP have a maximum value about the two system, but the maximum value of COP of the NH3/CO2 cascade refrigeration system is more easily affected by the working conditions that that of the NH3/CO2 phase change secondary medium refrigeration system. As for the quantity of CO2, the value of the NH3/CO2 cascade refrigeration system is larger than that of the NH3/CO2 phase change secondary medium refrigeration system. But as for the quantity of NH3, there is little difference between the two systems. This implies that under low temperature, the NH3/CO2 phase change secondary medium refrigeration system is safer. Keywords Refrigeration Phase change secondary medium Cascade refrigeration Nature refrigerant
氨双级、氨+二氧化碳载冷、氨+二氧化碳复叠、二氧化碳制冷对比表：
全自动，繁琐
系统复杂
全自动，非常成熟
操作安全性
简单
相对复杂一些
较复杂
复杂
简单
系统运行的稳定性及灵活性
根据负荷变化自由选择运行台数及能级，实际运行效率较高
根据负荷变化自由选择运行台数及能级，实际运行效率高
运行负荷变化对其系统有影响，运行不稳定
自动匹配负荷量
根据负荷变化自由选择运行台数及能级，实际运行效率较高
NH3：ODP=0，GWP=0，环保
CO2：ODP=0,GWP=1
NH3：ODP=0，GWP=0，环保
CO2: ODP=0，GWP=1，环保
R507A:
ODP=0;
GWP=3300
安全护措施
针对NH3
针对NH3和CO2两种保护
针对NH3和CO2两种保护
针对CO2
R507A
自动化程度
全自动，非常成熟
氨双级、氨+二氧化碳载冷、氨+二氧化碳复叠、二氧化碳制冷对比表
1、安全、环保、操作方面：
NH3双级配搭制冷
NH3/CO2载冷剂制冷
NH3/CO2复叠制冷
二氧化碳制冷
氟利昂制冷
最高工作压力(Bar)
不高于15
不高于20
30~40
140
不高于20
环保
NH3：ODP=0，GWP=0，环保
CO2：ODP=0,GWP=1
超低效运行，因为中间温度为-10℃左右，温差太小
3.3
存在风险/无法运行
2.36
与制冷剂种类有关
管道材质
20#钢
CO2侧：16MnR或304不锈钢
NH3侧：20#钢
CO2侧：16MnR和304不锈钢
二氧化碳在冷库制冷系统的应用
3、价格便宜（不需要回收设备）。来源广泛，勿需回收，可以大大降低制冷 剂替代成本，节约能源，解决化合物对环境的污染问题，具有良好的经济性。 4、单位容积制冷量大（系统体积小）。分子量小，制冷能力大。可减少制冷设 备与管道尺寸。 5、与普通润滑剂和结构材料相兼容。可适应各种润滑油和常见机械零部件材料。
二、CO2制冷剂的性质 CO2（ R744）是在 19世纪 60年代研究成功的一种制冷剂，它的标准 沸点
-78.2℃，凝固温度-56.55℃，临界压力 7.372Mpa，临界温度 31.1℃。 0℃时的容积制冷量 5398Kcal/m ³，ODP为 0，GWP为 1。 （一）CO2制冷剂具有的主要优势
【NH3用作高温段制冷剂，CO2用作低温段制冷剂。两个制冷循环通过一个‘冷 凝蒸发器’联系在一起，构成完整的复叠循环。高温段 NH3循环是常规的制冷循 环，NH3在‘冷凝蒸发器’中蒸发，将高温 CO2气体冷凝（通俗地说 NH3系统 相当于 CO2 的冷却塔）。在‘冷凝蒸发器’中，冷凝后的 CO2通过循环泵送到 CO2蒸发器。经过蒸发器后的气态 CO2被压缩机吸入，经过压缩后进入‘冷凝 蒸发器’冷凝。如此循环反复，完成整个循环。】 四、氨双级、氨+二氧化碳载冷、氨+二氧化碳复叠、二氧化碳制冷对比 1、安全、环保、操作方面：
=
=
1
1
GWP=1，环保 GWP=330
0
NH3：
NH3：
CO2／NH3复叠制冷浅析
第 ６卷
第 １期
制 冷 与 空 调
ＲＥＦ ＧＥＲＡＴＩ ＲＩ ＯＮ ＡＮＤ Ｒ —Ｃ ＡＩ ＯＮＤＩ ＯＮＩ ＴＩ ＮＧ
２００ ６年 ２月
Ｃ ２ＮＨ３ 叠制 冷浅 析 Ｏ／ 复
张术 学
（ 连 冰山集 团设计 研究 院 ） 大
维普资讯
・６ ・ ０
制
冷
与
空
调
第６ 卷
１ ２ 特 点 ．
④ 有研 究 表 明 ， 利用 风冷 蒸 发器 ， 数平 均 温 对
① Ｃ ２ＮＨ 复 叠 制 冷 系 统 一 般 应 用 范 围 为 ｏ／ ３ ３ 一 一５ ５ ５℃ ， 由于 Ｃ ２三相 点 （ ６ ６℃ ） ， ０ 一５ ． 高 所 以蒸 发温度 最低 能到 一５ ５℃ 。 ② 与 传 统 的 ＮＨ ３两 级 制 冷 系 统 相 比 ， 于 由 Ｃ ２ ０ 的容积 制 冷量 要 比 ＮＨ ３的大 ， 以 同等 冷 量 所
差在 ２ 的范 围 内 时 ， ０ ～９Ｋ Ｃ ２的 传 热 系数 基 本 不 变， 明显 高于 Ｒ ２在 整 个 换 热 器 换 热 过 程 的传 热 ２ 系数 ， 图 ３ 如 。这 样 ， Ｏ 蒸 发 器 就 可 以做 得 很小 ， Ｃ２
基础上 ， 以及 对 Ｃ 低温 制 冷 的深 入研 究 ， 之 环 Ｏ’ 加
境保 护意识 的增 强 ， 用 自然 工 质 的 Ｃ ２ＮＨ 使 Ｏ ／ ３复
叠制冷 系统 应 运 而生 。该 复 叠 制 冷 系统 不 仅 具 有
自然工 质 的优势 ， 而且 Ｃ 为低 温 段 ， Ｏ 作 运行 在 非 跨 临界 状 态 ， Ｏ Ｃ ２制 冷 的最 高 工 作压 力 为 ３ ａ， ２ ｂｒ
两级压缩与复叠式制冷方式的比较
0. 6355
- 13
- 18
- 24
- 65 低温 高温
0. 0407 0. 0379
0. 4478 0. 0909
21. 098 18. 913
62. 894 32. 301
0. 7253 0. 7498
0. 4431 0. 6133
0. 5817 0. 7325
0. 4399 0. 6396
4. 33
第 3 期 程有凯等 :两级压缩与复叠式制冷方式的比较 · 6 9 ·
4. 08
0. 853
1. 2497
0. 5252
- 15
- 20
- 27
- 70 低温 高温
0. 0576 0. 0612
1. 2283 0. 1213
25. 422 23. 968
108. 299 43. 836
0. 6614 0. 6925
0. 2212 0. 5529
0. 5620 0. 6746
0
- 28
- 33
- 36
- 80 低温 高温
0. 1685 0. 1126
0
0
37. 980 34. 284
0
0
0. 4621 0. 5298
0
0
0. 4675 0. 5979
0
0
2. 93 2. 81
0
0. 6919
Байду номын сангаас
0
- 32
- 37
- 40
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NH3／CO2复叠制冷系统实验研究
NH3／CO2复叠制冷系统实验研究
王炳明;于志强;姜韶明;王超;吴华根;邢子文
【期刊名称】《冷藏技术》
【年(卷),期】2009(000)003
【摘要】对NH3／CO2复叠式制冷系统进行了性能实验，并对NH3／CO2复叠系统、两级NH3系统以及单级NH3系统的性能进行了比较。
结果表明，当co2冷凝温度升高时，复叠系统的COP先增大后降低；随着冷凝蒸发器中换热温差的降低、CO2蒸发温度的升高，系统COP逐渐升高。
在较低的蒸发温度下，NH3／CO2复叠系统的COP高于两级NH3、单级NH3系统。
结果表明自然工质的NH3／CO2复叠式制冷系统在低温工况下具有良好的应用前景。
【总页数】4页(P22-25)
【作者】王炳明;于志强;姜韶明;王超;吴华根;邢子文
【作者单位】西安交通大学能源与动力工程学院,西安710049;烟台冰轮股份有限公司,烟台264000
【正文语种】中文
【中图分类】TB61
【相关文献】
1.用于大型冷库的NH3/CO2复叠式制冷系统的自动控制方案 [J], 孟大伟;赵广涛;姜韶明;李明柱;庄丽
2.介绍一种新型的低温冷藏库制冷系统-CO2/NH3复叠式制冷系统 [J], 周启瑾
3.NH3/CO2复叠制冷系统中CO2螺杆压缩机的研发 [J], 王炳明;李建风;吴华根;邢子文
4.CO2/NH3喷射复叠制冷系统的性能模拟 [J], 郭珊;杜垲;江巍雪;李阳
5.NH3和CO2制冷剂及其复叠式制冷系统 [J], 孔德霞
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双级压缩与复叠式制冷循环
制冷剂节流损失增加，单位质量制冷 量及单位容积制冷量下降过大，经济 性下降。
所以，为了获得比较低的温度 （－ 40 ～－ 80℃），同时又能使压缩 机的工作压力控制在一个合适的范围内， 就要采用多级压缩循环。
三、双级压缩的特点
循环过程两级压缩制冷循环，是指来自蒸发器的制冷剂蒸气要经过低压与
高压压缩机(或气缸)两次压缩后，才进入冷凝器。
以上计算方法适用于设计或选择压缩机时的计算，我们可根 据计算出来的qmG 和 qmD 去设计或选配合适的压缩机， 根据 Qo和 Qk 去设计或选配蒸发器和冷凝器。对于已有的两 级制冷机，我们可根据它的 qmG 和qmD 数值计算出 它的制冷量 Q0 ，即
3、实际应用举例
图3 两级压缩氨制冷机的实际系统图 A－低压压缩机；B－高压压缩机；C－油分离器；D－单向阀； E－冷凝器；F－贮液器；G－过冷器； H－中间冷却器；I－浮子调节阀；J－调节站；K－气液分离器； L－室内冷却排管（蒸发器）
按节流方式又可分为一级节流循环与两级 节流循环。如果将高压液体先从冷凝压力 Pk 节流到中间压力 Pm ，然后再由 Pm 节 流降压至蒸发压力P0 ，称为两级节流循环。 如果制冷剂液体由冷凝压力Pk 直接节流至 蒸发压力 P0 ，则称为一级节流循环。 一级节流循环虽经济性较两级节流稍差， 但它利用节流前本身的压力可实现远距离 供液或高层供液，故被广泛采用。
两级压缩制ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ循环按中间冷却方式可分为中间完全冷却循 环与中间不完全冷却循环； 所谓中间完全冷却是指 将低压级的排气冷却到中间压力下的饱和蒸气。如果低压 级排气虽经冷却，但并未冷到饱和蒸气状态时称为中间不 完全冷却。 采用哪一种中间冷却方式，由选用制冷剂的种类来决定。 通常两级压缩氨制冷系统采用中间完全冷却，而两级压缩 氟利昂制冷系统，则常采用中间不完全冷却。
常用制冷剂分类以及性能介绍
常用制冷剂分类以及性能介绍制冷剂是用于制冷设备中的介质物质。
常见的制冷剂主要分为四类：氨类制冷剂、氟利昂类制冷剂、烷类制冷剂和CO2（二氧化碳）制冷剂。
下面将介绍每类制冷剂的性能和应用范围。
1.氨类制冷剂：氨（NH3）是一种无色有刺激气味的气体，可用于制冷以及工业生产中。
氨是一种高效的制冷剂，具有以下特点：-良好的传热性能：氨的导热系数高，传热效率高。
-高制冷效果：氨的蒸发潜热大，能够提供更大的制冷量。
-环保性：氨在环境中的寿命短，不会对臭氧层产生破坏，对大气污染较小。
氨常用于工业中的制冷系统、冷库和超市冷藏柜等。
2. 氟利昂类制冷剂：氟利昂（Fluorocarbon）是由氟、氯和碳组成的有机化合物，具有较好的热力学性能和制冷特性。
常见的氟利昂类制冷剂包括R22、R134a、R410A等，它们的性能主要有：-稳定性：氟利昂类制冷剂具有较好的化学稳定性，能够保证系统的长期运行。
-卓越的传热性能：氟利昂类制冷剂的传热系数高，传热效率优异。
-中等制冷效果：相对于氨类制冷剂，氟利昂类制冷剂的蒸发潜热较小，但仍能提供较好的制冷效果。
氟利昂类制冷剂广泛应用于家用空调、商用冷柜等领域。
3.烷类制冷剂：烷类制冷剂是通过将烷烃类化合物应用于制冷系统中来实现制冷效果的。
常见的烷类制冷剂有R290（丙烷）和R600a（异丁烷）。
烷类制冷剂的性能表现如下：-较小的环境影响：烷类制冷剂不含氟，对臭氧层和全球变暖潜在性的影响小。
-较低的饱和蒸气压：烷类制冷剂的饱和蒸气压较低，有助于提高制冷系统的效率。
-中等制冷效果：烷类制冷剂的制冷效果与氟利昂类制冷剂相似。
烷类制冷剂主要应用于家用和商用制冷设备中。
4.CO2制冷剂：CO2制冷剂，即二氧化碳，是一种环保的制冷剂，可以在低温和超低温应用中替代其他制冷剂。
CO2制冷剂的性能特点如下：-高制冷效果：CO2的蒸发潜热大，能够提供较高的制冷效果。
-高压特性：CO2在正常温度下为气体，需要较高的压力才能维持在液态中。
二氧化碳在冷库制冷系统的应用
C O2在冷库制冷系统的应用辽宁石油化工大学汤玉鹏一、C O2作为制冷剂的发展历史在19世纪末至20世纪30年代前，C O2（R744），氨（R717），S O2（R764），氯甲烷（R40）等曾被广泛应用。
1850年，最初是由美国人A l e x a n d e r T w i n i n g提出在蒸汽压缩系统中采用C O2作为制冷剂，并获英国专利[1]。
1867年，T h a d d e u s S C L o w e首次成功使用C O2应用于商业机，获得了英国专利。
于1869年制造了一台制冰机。
1882年，C a r l v o n L i n d e为德国埃森的F K r u p p公司设计和开发了采用C O2作为工质的制冷机。
1884年，WR a y d t设计的C O2压缩制冰系统获得了英国15475号专利。
澳大利亚的J Ha r r i s o n设计了一台用于制冷的C O2装置获得了英国1890号专利。
1886年，德国人F r a n z Wi n d h a u s e n设计的C O2压缩机获得了英国专利。
英国的J&E Ha l公司收购了该专利，将其改进后于1890年开始投入生产。
19世纪90年代美国开始将C O2应用于制冷。
1897年K r o e s c h e l B r o s锅炉公司在芝加哥成立了分公司，生产C O2压缩机。
1919年前后，C O2制冷压缩机才被广泛应用在舒适性空调中。
1920年，在教堂的空调系统中得到应用。
1925年，干冰循环用于空气调节。
1927年，在办公室的空调系统中得到使用。
1930年，在住宅的空调系统中得到使用，后来又被用于各种商业建筑和公共设施的空调制冷系统。
C O2制冷曾经达到很辉煌的程度。
据统计，1900年全世界范围内的356艘船舶中，37%用空气循环制冷机，37%用氨吸收式制冷机，25%使用C O2蒸气压缩式制冷机。
发展到1930年，80%的船舶采用C O2制冷机，其余的20%则用氨制冷机。
nh3和co2制冷剂及其复叠式制冷系统
（上接165页）网+”下都能挖缺和利用，市场被区分为属性各异的小众，“微市场模式”逐渐形成，个性化和小众化的文化产品越来越受到市场欢迎。
另一方面，创造者的创新动机也不再局限于直接攫取经济利润而更为多样化，精神价值追求、知识共享传播、互惠互利合作，以及自身能力展现等创新动机日益增多，共享经济和开放式创新的崛起即是佐证。
在这一巨大颠覆背景下，文化价值开发应将地区特色文化作为文化资源再创新的大背景，在更大的文化北京范围内，以消费者的文化需求导向，多元化产品供给。
一方面保持文化产品类型和创新资源的不断变化增加，另一方面要意识到创新动机的多元化，知识共享理念崛起，向“开放式”知识产权管理思维转变成为新难题。
共享并不意味着非盈利，相反，共享和免费获取带来的“访问”和“流量”的“粘性”，既能够为商家提供后续商业利益，又能够形成“知识溢出效应”带来更多创新。
（3）重视地理标志文化创新资源的多元化知识产权保护。
颠覆式创新下，文化价值开发中的“去职业化”和“分散化”发展使创意人才转向大众人才，创作者与消费者之间的界限日益模糊，形成一种“大众皆可欣赏，大众皆能创作”的价值共创机制，并分布于互联网世界中。
受此变革影响，集群创新亦呈现出“去中心化”。
传统地理标志产业聚集区域，文化企业和支撑机构的地理接近提高了知识流动的效率，并将流动限制在区域集群内部，尽可能避免知识外溢。
而分散式创新背景下，集群企业嵌入的知识网络日趋复杂多样，外部知识的获取和开发变得越来越重要，知识流动不再主要限于集群内部，而通过跨越组织内外边界，加速集群内部知识创新发展。
在此转变下，知识产权保护在知识流动中的作用也越来越重要，主要有以下表现，第一，知识流动中的知识溢出效应不再局限于集群区域内部，而迅速向外部世界扩张，导致跟风、抄袭和模仿等侵权问题复杂化；第二，文化产品开发路径趋同，同质化问题更加严重，以及抄袭模仿行为越来越隐蔽和复杂；第三，知识扩散和知识转移的效率更高，范围更广。
CO2-NH3低温复叠式制冷循环的热力学分析与比较
CO2-NH3低温复叠式制冷循环的热力学分析与比较
查世彤;马一太;王景刚;魏东
【期刊名称】《制冷学报》
【年(卷),期】2002(000)002
【摘要】本文介绍了一种用于低温环境的采用自然工质CO2-NH3的复叠式制冷循环,介绍和分析了Co2和NH3的物性特征,并且进行了该复叠式制冷循环的热力学理论分析,通过计算得出了不同蒸发温度下的最佳低温循环的冷凝温度和最佳流量比.通过与R13-R22和NH3-NH3复叠式循环的比较,可以看出CO2-NH3的复叠式制冷循环在低温制冷条件下有明显优势.
【总页数】5页(P15-19)
【作者】查世彤;马一太;王景刚;魏东
【作者单位】天津大学热能研究所,天津,300072;天津大学热能研究所,天
津,300072;天津大学热能研究所,天津,300072;天津大学热能研究所,天津,300072【正文语种】中文
【中图分类】TB6
【相关文献】
1.超低温保存箱复叠式制冷循环特性分析 [J], 赵之贵;孙志高;王功亮;焦丽君
2.碳氢化合物在复叠式制冷循环中的热力学分析与比较 [J], 谢英柏;刘春涛;论立勇;徐周璇
3.应用于低温领域的双温复叠式制冷循环 [J], 王鑫特;李红旗;刘艳品
4.自然工质低温复叠式制冷循环的热力学分析与比较 [J], 查世彤;马一太;王景刚;
李丽新;苏维诚
5.低温级以CO_2为工质的复叠式制冷循环热力学分析 [J], 卢苇;马一太;王志国;李敏霞
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169种制冷剂的性质参数
169种制冷剂的性质参数1.氨（NH3）：氨是一种无色气体，在大气压下可以液化。
它具有较高的热导率和较高的蒸发潜热。
然而，氨有剧烈的刺激性气味，并且对人体有毒。
因此，在使用氨作为制冷剂时需要特殊的安全措施。
2.气体氯化氟碳（CFC）：CFC主要由碳、氯和氟组成。
它们有良好的热力学性质，但是它们的使用已经被禁止，因为它们对臭氧层的破坏。
3.氟利昂（HFC）：HFC是一种由氟、氢和碳组成的气体。
HFC比CFC更环保，它们在大气中的寿命较短，对臭氧层的破坏较小。
然而，HFC仍然是温室气体，会对全球变暖产生贡献。
4.碳酸二氟甲烷（HCF-22）：HCF-22是一种半合成气体，它是一种无色气体，在大气压下可以液化。
它具有良好的冷冻性能和热力学性质。
5.碳酸二氧化硫（SO2）：SO2是一种无色气体，在常温下可液化。
它具有较高的冷冻能力和热力学性质，并且在制冷系统中稳定性良好。
6.甲烷（CH4）：甲烷是一种无色气体，在大气压下可以液化。
它具有较低的冷冻能力和热力学性质，在当前的商业和家用制冷系统中很少使用。
7.液氧（LO2）：液氧是一种无色液体，在大气压下可以转化为气体。
由于其极低的温度，液氧可以用作火箭推进剂和高温实验室的制冷剂。
8.二氧化碳（CO2）：二氧化碳是一种无色气体，在大气压下可以液化。
它具有较高的冷冻能力和热力学性质，并且对环境没有负面影响。
9.硝酸二甲酯（DME）：DME是一种无色气体，在大气压下可以液化。
它具有较高的蒸发潜热和较低的温度。
10.三氟甲烷（HFC-23）：HFC-23是一种无色气体，在常温下可液化。
它具有良好的冷冻性能和热力学性质。
11.乙烷（C2H6）：乙烷是一种无色气体，可以在大气压下液化。
它具有较低的冷冻能力和热力学性质。
12.磺酰氟（SO2F2）：磺酰氟是一种无色气体，在常温下可液化。
它具有较高的冷冻能力和热力学性质。
13.丙烷（C3H8）：丙烷是一种无色气体，在大气压下可以液化。
不同制冷剂的工作压力
不同制冷剂的工作压力制冷剂是用于制冷和空调系统中的介质，它的工作压力直接影响到制冷系统的性能和效率。
不同的制冷剂具有不同的工作压力范围，下面将介绍几种常用制冷剂的工作压力。
1. 氨（NH3）氨是一种常用的制冷剂，它具有良好的制冷性能和热力学性质。
氨的工作压力通常在0.5-1.5 MPa范围内，这个范围可以保证氨在制冷系统中的稳定工作。
氨的工作压力相对较高，因此在使用氨作为制冷剂时，需要采取一些安全措施来确保系统的安全性。
2. 氟利昂（R22）氟利昂是一种广泛使用的制冷剂，它具有良好的制冷性能和稳定性。
氟利昂的工作压力通常在0.8-1.5 MPa范围内，这个范围可以满足大多数制冷系统的需求。
氟利昂的工作压力相对较低，因此在使用氟利昂作为制冷剂时，可以采用一些较为简单的制冷设备。
3. 二氟甲烷（R32）二氟甲烷是一种新型的制冷剂，它具有较高的制冷性能和环保性能。
二氟甲烷的工作压力通常在0.8-1.5 MPa范围内，这个范围与氟利昂的工作压力相似。
二氟甲烷的工作压力适中，可以满足大多数制冷系统的需求。
4. 二氧化碳（CO2）二氧化碳是一种环保型的制冷剂，它具有良好的制冷性能和可再生性。
二氧化碳的工作压力通常在4-10 MPa范围内，这个范围比其他制冷剂的工作压力要高。
由于二氧化碳的工作压力较高，因此在使用二氧化碳作为制冷剂时，需要采取一些特殊的制冷设备来满足高压的要求。
5. 空气空气是一种常见的制冷剂，它具有广泛的资源和环保性能。
空气的工作压力通常在0.1-0.2 MPa范围内，这个范围相对较低。
空气的工作压力较低，因此在使用空气作为制冷剂时，可以采用一些简单的制冷设备。
不同制冷剂的工作压力存在一定的差异。
选择适合的制冷剂需要考虑到制冷系统的要求和性能，以及制冷剂的安全性和环保性能。
在使用制冷剂时，需要注意控制好工作压力，以确保制冷系统的正常运行。
第4章 两级压缩和复叠式制冷循环
② 蒸发器压力低，易渗入空气。
③ 制冷剂凝固。 ④ 吸气阀片因压差小无法开启。
若采用低温工质，① 冷凝压力过高。
② 超过临界点。
2） 解决方法 低温制冷剂在常温下无法冷凝成液体，因此采用 另一台制冷装置与之联合运行，为低温制冷剂循环的 冷凝过程提供冷源，降低冷凝温度和压力。即为复叠 式制冷。
复叠式制冷循环 由两个（或数个）不同制冷剂工作的单级（或多级） 制冷系统组合而成。
4.3.3 温度变动时制冷机的特性
tk、ξ不变，t0变化 t0↑ → v1↓，q0↑ ，Φ0↑，cop0↑ Pk/Pm≈3 ， PeG 最大，按其值选高压级压缩机电机， 低压级压缩机电机按运行工况选配。
4.4 复叠式制冷机循环
4.4.1 复叠式制冷机循环系统 1）单工质多级压缩循环的局限性 需要低温时,t0过低，造成的危害： ① 循环性能差。
单位制冷量：q0= h1–h8= h1–h7 低压级压缩机的理论比功： ω0D = h2-h1 低压级压缩机的质量流量： qmD=Φ0/q0=Φ0/( h1h 7) 低压级压缩机的轴功率： PeD=qmDω0D/ηkD =Φ0(h2-h1)/(h1h7)ηkD 低压级压缩机的实际输气量： qvsD =qmDv1=Φ0v1/( h1h7) 低压级压缩机的理论输气量： qvhD=qvsD/λD=Φ0v1/(h1–h7)λD
当压力差（Pk-P0）＞12～14和压力比 Pk/P0＞8 ～ 10时，
压缩机的压力差超过允许值，导致机件损坏； 压力比过大，排气温度升高，使润滑油稀化；导致润滑油
的碳化，引起润滑不良；压力比过大，导致容积效率ηV和 制冷量φ0大大降低。 下表为常用制冷剂在Pk/P0=10时的最低蒸发温度：
冷凝温度（°C）
NH3／CO2复叠式制冷循环的分析与优化
０ 引言
合 起 来 ，新 系 统 既 能 满 足 在 较 低 蒸 发 温 度 下 蒸 发
时 合 适 的蒸 发 温 度 ，又 可 以 满 足 在 环 境 温 度 下 冷
蒸 气 压 缩 式 制 冷 循 环 广 泛 应 用 于 工 业 和 商 业 凝 时 适 中 的 冷 凝 压 力 。 系 统 流 程 及 对 应 的 循 环 Ｐ
环 的性 能 系数 达到最 大，带膨胀机 同时过 冷 Ｎ Ｈ ／ Ｃ Ｏ ： 复 叠式制 冷循环 的理论 Ｃ Ｏ Ｐ优 于传统 Ｒ ２ ２ ／ Ｒ １ ３复
叠循 环 和 Ｎ Ｈ 双 级 循 环 ， 回 热 器 的 换 热 效 果 直 接 影 响 系 统 性 能 。
关键词 ：跨 临界 Ｃ Ｏ ２ 制冷循环 ；实验研 究 ；膨胀机 ；双级压缩 ；复 叠式制 冷循 环
中图 分 类 号 ：Ｔ Ｂ ６ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２— ０ ７ ９ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ １ ２
的制 冷 系 统 通 过 蒸 发 一冷 凝 器 （ 中间换热 器 ）耦
等 ，蒸 发 一冷 凝 器 中 的 传 热 温 差 △ ｔ 一 般 取 ５～
８ ｏ Ｃ。
△
杜绝 了 Ｃ Ｆ Ｃ ｓ工 质 对 臭 氧 层 的 破 坏 ，而 且 减 少 了
CO_2-NH_3复叠与NH_3制冷系统的流程参数比较
CO_2-NH_3复叠与NH_3制冷系统的流程参数比较
曹文胜;鲁雪生
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】2010()S2
【摘要】设计了典型的CO2-NH3复叠式制冷流程和NH3两级压缩制冷流程,对流程进行了模拟计算,比较了两者的关键参数,并分析了换热器的热流分布及氨系统的参数优化。
结果表明:在蒸发温度-45℃的条件下,复叠式系统的压缩机总功耗、制冷剂NH3流量小于氨系统,但氨系统具有较大规模的中温制冷量,其总制冷系数COP大于复叠式系统。
复叠式系统冷凝蒸发器的两相流间换热温差较小,而氨系统中间冷却器的换热温差较大。
随着低压级排气压力的上升,以及中间温度的降低,氨两级压缩机的总功耗呈下降趋势。
【总页数】5页(P178-182)
【关键词】CO2-NH3;复叠;NH3;制冷系统;流程参数比较;优化
【作者】曹文胜;鲁雪生
【作者单位】集美大学机械工程学院;上海交通大学制冷与低温工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TB65
【相关文献】
1.R22、R134a在五级自动复叠制冷系统中的应用比较研究 [J], 赵巍;张华;张海东;刘瑞希;张书春
2.自复叠制冷系统内部参数的理论研究 [J], 金从卓;张少谦;王铁军
3.采用不同制冷工质组合的双级复叠式制冷系统流程模拟分析 [J], 满林香
4.复叠式CO_2/NH_3低温制冷系统热力学分析 [J], 孙化栋;韩淑洁
5.烟台冰轮股份有限公司研发的NH_3/CO_2螺杆复叠制冷系统填补了国内空白[J], 狄向东
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氨双级与二氧化碳系统
氨双级与二氧化碳系统
NH３双级＋CO２压缩制冷系统中CO２是作为载冷剂向设计冷库、食品冷冻等人工环境输送冷量。
与CO２／NH３复叠式不同，NH３双级＋CO２系统在CO２循环过程中无压缩机，CO２工质只是作为载冷剂在内部流动，由CO２循环水泵或者自然循环提供动力即可。
CO２载冷剂在循环中进行相变换热，与一般的载冷剂相比可以大大减少流量，并且在低温下仍然具有较大传热系数和较小的运动黏度。
该制冷系统相比于普通的NH３双级压缩制冷系统可以大大减少NH３的充注量，并且用CO２代替NH３向外界供冷，使得氨制冷系统可以远离公共场所和人群密集的区域。
NH３双级＋CO２制冷系统热力循环过程即由一个NH３双级制冷循环和一个CO２载冷剂的循环组成，NH３双级＋CO２制冷系统一次节流中间完全冷却的两级压缩制冷循环压焓图，内部制冷工质为NHCO２／NH３复叠式系统与NH３双级＋CO２系统在原理上有着根本不同,CO２／NH３复叠式系统的为两个不同工质的制冷循环，即使蒸发冷凝器中的热量传递无任何外界损耗，两种工质仍然存在６℃左右的换热温差，这使得该系统的COＰ偏小；NH３双级＋CO２系统的制冷工质为氣，在一个大气压下其蒸发温度为239.56Ｋ（-33.59Ｃ），若要获得更低的蒸发温度，则蒸发器内形成负压，容易造成空气渗入使制冷剂变质的现象，这就限制了该系统的最低蒸发温度；NH３双级＋CO２系统的蒸发冷凝器存在６℃左右的换热温差，在相同的供冷温度下，会要求比CO２／NH３复叠式系统更低的蒸发温度，使得系统COＰ的下降。
冰河冷媒应用于制冷行业，彻底解决了传统载冷剂腐蚀设备、效能低下、污染环境的三大难题。
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相关规范
国内现已非常健全
国内现无相关规范
国内现无相关规范
国内现无相关规范
国内现已非常健全
操作人员
比较成熟
要求比较高
要求比较高
要求比较高
比较成熟
系统充氨量
相对较多
较小，且可集中在机房
较小，且可集中在机房
无
无
2、经济性方面：
NH3双级配搭
NH3/CO2载冷剂
NH3/CO2复叠
二氧化碳制冷
氟利昂
适用蒸发温度℃
氨双级、氨+二氧化碳载冷、氨+二氧化碳复叠、二氧化碳制冷对比表
1、安全、环保、操作方面：
NH3双级配搭制冷
NH3/CO2载冷剂制冷
NH3/CO2复叠制冷
二氧化碳制冷
氟利昂制冷
最高工作压力(Bar)
不高于15
不高于20
30~40
140
不高于20
环保
NH3：ODP=0，GWP=0，环保
CO2：ODP=0,GWP=1
工况不一致
所以不推荐
与具体配置有关
运行费用
最低
较高
偏高
运行费用高
一般
维护保养费用
低
略高
较高
维护成本高
低
操作灵活性
简单
适中
繁琐
复杂
简单
蒸发器
冲霜方式
可全工质融霜
或混合冲霜
一般采用水冲霜
水冲霜或工质融霜(工质融霜压力较高)
水冲霜或工质融霜(工质融霜压力较高)
工质融霜、电热融霜、水冲霜
泄露风险
工作压力低
泄露风险低
工作压力低
泄露风险低
工作压力高
泄露风险高
压力非常高，有泄漏风险
工作压力低
泄露风险低
腐蚀性
腐蚀性低
当低温段有CO2侧有水分存在时，会产生强酸性的羟基酸，产生内腐蚀
当低温段CO2侧有水分存在时，会产生强酸性的羟基酸，产生内腐蚀
当低温段CO2侧有水分存在时，会产生强酸性的羟基酸，产生内腐蚀
NH3：ODP=0，GWP=0，环保
CO2：ODP=0,GWP=1
NH3：ODP=0，GWP=0，环保
CO2: ODP=0，GWP=1，环保
R507A:
ODP=0;
GWP=3300
安全保护措施
针对NH3
针对NH3和CO2两种保护
针对NH3和CO2两种保护
针对CO2
R507A
自动化程度
全自动，非常成熟
＞-33.4℃
-30~0℃
-52℃~-30℃
-10℃~+80℃
＞-46.7℃（R507A)
压缩机
仅NH3压缩机
仅NH3压缩机
NH3和CO2
两种压缩机
CO2跨临界压缩机+CO2亚临界压缩机
氟利昂压缩机
COP(100%)@-40℃
2.18
1.75
1.92
无法运行
1.66@-20℃
与制冷剂种类有关
COP(100%)@-10℃
全自动，相对简单
全自动，繁琐
系统复杂
全自动，非常成熟
操作安全性
简单
相对复杂一些
较复杂
复杂
简单
系统运行的稳定性及灵活性
根据负荷变化自由选择运行台数及能级，实际运行效率较高
根据负荷变化自由选择运行台数及能级，实际运行效率高
运行负荷变化对其系统有影响，运行不稳定
自动匹配负荷量
根据负荷变化自由选择运行台数及能级，实际运行效率较高
超低效运行，因为中间温度为-10℃左右，温差太小
3.3
存在风险/无法运行
2.36
与制冷剂种类有关
管道材质
20#钢
CO2侧：16MnR或304不锈钢
NH3侧：20#钢
CO2侧：16MnR和304不锈钢
NH3侧：20#钢
16MnR或304不锈钢
铜、20#钢初投资(Fra bibliotek氨系统为1计算)
1
高约5~10%
高约15%~20%