第2章CO2制冷技术
制冷和低温技术原理第2章制冷方法ppt课件
一方面在吸收器中，吸 另一方面，发生后 收剂吸收来自蒸发器的 的溶液重新恢复到 低压制冷剂蒸气，形成 原来成分，经冷 富含制冷剂的溶液，再 却，节流后成为具 将该溶液用泵送到发生 有吸收能力的吸收 器，经加热使溶液中的 液，进入吸收器， 制冷剂重新以高压气态 吸收来自蒸发器的 发生出来，送入冷凝器。 低压制冷剂蒸气。
3 膨 胀 阀
4
冷却介质
冷凝器 蒸发器
2 压缩机
1 被冷却介质
蒸气压缩式制冷的基本系统图
冷凝器
膨胀阀
低温低压的 制冷剂液体 与被冷却对
象发生热交 换，吸收被 冷却对象的 热量并汽化
形成冷剂蒸 气。
低压蒸气被 压缩机吸入 ，经压缩后 形成高温高 压蒸气排 出。
压缩机排出 的高压制冷 剂气体进入 冷凝器，被 冷却水或空 气冷却、冷 凝，成高压 液体。
令直流电通过半导体热电堆，即可在 一端产生冷效应，另一端产生热效应。
高压气体经绝热膨胀即可达到较低 温度，令低压气体复热即可制取冷量。
高压气体经涡流管膨胀后即可分离冷, 热两股气流，用冷气流的复热过程即 可制冷。
3
2.1 物质相变制冷
2.1.1 相变制冷概述
液体蒸发制冷
固体相变制冷
以流体为制冷剂，通 过一定的机器设备构 成制冷循环，利用液 体汽化时的吸热效应 ，实现对被冷却对象 的连续制冷。
吸热（冷接点） 铜片
P
N
放热（热接点）
-
+
半导体制冷原理图
2. 单级热电堆式半导体制冷 的基本原理
单级热电堆：
单级热电堆式半导体制冷
将数十至数百个热电偶电堆串联，将冷端排在一起，
热端排在一起，组成热电堆，称为单级热电堆。
关于二氧化碳制冷的书
关于二氧化碳制冷的书摘要：一、二氧化碳制冷技术简介1.二氧化碳制冷原理2.发展历程与应用领域二、二氧化碳制冷系统的优势1.环保特性2.高效节能3.安全可靠三、二氧化碳制冷技术的现状与展望1.国内外技术发展现状2.未来市场需求与趋势四、二氧化碳制冷系统的安装与维护1.系统组成与安装流程2.运行维护与管理五、二氧化碳制冷技术的应用案例1.制冷工程实例分析2.应用领域拓展正文：一、二氧化碳制冷技术简介二氧化碳制冷技术作为一种新兴的绿色制冷技术，近年来在我国得到了广泛关注和应用。
二氧化碳制冷原理主要基于二氧化碳在不同的压力下具有不同的相变特性，通过压缩和膨胀过程实现制冷效果。
二氧化碳制冷技术发展历程可追溯到上世纪初，经过多年的技术研究与实践，如今已广泛应用于制冷、空调、冷冻等领域。
二、二氧化碳制冷系统的优势1.环保特性：二氧化碳制冷剂具有零臭氧损耗潜能值，符合我国环保政策要求。
2.高效节能：二氧化碳制冷系统具有较高的热力学性能，能实现更高的能效比，降低能耗。
3.安全可靠：二氧化碳制冷系统在正常运行过程中无毒、无燃爆危险，保障了设备和人员安全。
三、二氧化碳制冷技术的现状与展望1.国内外技术发展现状：二氧化碳制冷技术在国内外已取得显著成果，部分企业已具备成熟的生产能力。
2.未来市场需求与趋势：随着环保意识的加强和制冷行业的发展，二氧化碳制冷技术市场需求将持续增长，尤其在节能环保领域。
四、二氧化碳制冷系统的安装与维护1.系统组成与安装流程：二氧化碳制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等组成。
安装流程包括设备选型、土建施工、设备安装、系统调试等环节。
2.运行维护与管理：为确保二氧化碳制冷系统的稳定运行，需定期进行巡检、保养和维修，确保各部件正常工作。
五、二氧化碳制冷技术的应用案例1.制冷工程实例分析：某商业制冷项目采用二氧化碳制冷系统，实现了高效、节能、环保的目标。
2.应用领域拓展：二氧化碳制冷技术不仅在商业制冷领域得到广泛应用，还在工业制冷、数据中心、冷链物流等领域展现出巨大潜力。
CO2制冷
1. CO2跨临界汽车空调与传统蒸气压缩式制冷的区别：高压侧气体无凝结换热； 系统压力高，接近10.0MPa；压比小。
2. 低压储液器：节流装置控制信号为排气压力，蒸发器出口会带液。 3. 回热器优点：可降低CO2节流前的温度，相当于降低气体冷却器出口温度T3，
提高制冷量与COP。缺点：提高吸气过热度和排气温度，吸气密度下降，单 位容积制冷量减小。总体评价：CO2回热有利。
排气压力越低。 5. T3越高，则COP越小，且提高排气压力使COP增大幅度越小。
14:10
4
3.8 CO2制冷
3.8.1 近临界和跨临界循环
1. 冷却器出口温度T3和对应的最佳排气压力，二者共同作用使COP达到最大值；
2. 梅辛特确定最佳排气压力图解法：过点3作等温线的切线，过点2作等熵线的切
线，两切线的交点O，交点O对应的比焓值等于1点的比焓值时，COP达到最大
值。
3. 工程上，采用气体冷却器出口温度T3和最佳排气压力的拟合关系式，作为控制
14依:10据。
5
3.8 CO2制冷
3.8.1 近临界和跨临界循环
1. 当气体冷却器出口温度T3降低2℃，会使最大COP值提高 达11%，对应的最佳排气压力降低达0.5MPa 。
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3.8 CO2制冷
3.8.2 CO2跨临界循环的应用装置
力。 5. 压比很小，排气温度不会太高。 6. 因高压侧为单相气体，对充灌量也比较敏感。
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制冷与低温技术原理
1
3.8 CO2制冷
3.8.1 近临界和跨临界循环
1. 环境性能优良。CO2是天然工质， ODP=0， GWP=1。 2. CO2临界点温度31℃。
co2 制冷技术
co2 制冷技术CO2制冷技术是一种利用二氧化碳（CO2）作为制冷剂的技术，它在制冷领域具有广泛的应用前景。
本文将从CO2制冷技术的原理、优势和应用等方面进行介绍。
一、CO2制冷技术的原理CO2制冷技术是基于CO2的热力学性质，利用CO2在不同温度和压力下的相变特性来实现制冷的过程。
一般情况下，CO2制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组成。
具体的工作原理如下：CO2制冷系统通过压缩机将低温低压的CO2气体压缩成高温高压的气体。
然后，这个高温高压的气体流经冷凝器，通过与外界的热交换，使CO2气体冷却并转化为高温高压的液体。
接着，液体CO2通过膨胀阀进入蒸发器，蒸发器内部的热量会使液体CO2蒸发成为低温低压的气体。
最后，这个低温低压的气体再次进入压缩机，循环往复地实现制冷的过程。
二、CO2制冷技术的优势CO2制冷技术相比传统的制冷技术具有以下几个优势：1.环保性：CO2是一种天然的制冷剂，不会对臭氧层造成破坏，也不会产生温室气体的排放，对环境友好。
2.高效性：CO2制冷系统的制冷效果优于传统的制冷系统。
CO2的传热性能好，传热系数大，能够提供更高的制冷效果。
3.节能性：CO2制冷系统的能耗较低，能够有效减少能源消耗。
此外，CO2的热力学性质使其具有更高的换热效率，能够进一步提高制冷系统的能效。
4.安全性：CO2是一种无毒、无味、无色的制冷剂，不会对人体和环境造成危害。
与传统制冷剂相比，CO2的安全性更高。
三、CO2制冷技术的应用CO2制冷技术在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.商业制冷：CO2制冷技术在超市、商场等大型商业场所的制冷系统中得到了广泛应用。
CO2制冷系统能够提供稳定的制冷效果，同时节约能源，降低运营成本。
2.工业制冷：CO2制冷技术在工业领域的制冷设备中也有着重要的应用。
例如，在化工、制药和食品加工等行业，CO2制冷系统能够提供精确的温度控制，确保产品质量。
二氧化碳制冷技术打印(精)
二氧化碳制冷技术摘要:CO2作为制冷工质在环保、安全性及单位容积制冷量等方面具有明显的优势,是一种比较理想的环保制冷剂。
本文介绍了CO2作为制冷剂的相关特性及制冷循环的工作原理;指出了提高跨临界制冷循环COP的几种途径及其在汽车空调、复叠式制冷循环和热泵型供热系统的应用;并展望了CO2制冷技术的发展前景。
关键词:二氧化碳跨临界制冷循环应用发展前景CO2 refrigeration technologyAbstract: Because the CO2work quality has obvious advantage in the environmental protection, safety and the cold quantity of capacity etc, making it become one of ideal environmental protection refrigerant. This paper introduces related characteristic of CO2 and the operation principle of its refrigeration cycle; points out the several effective ways to improve the coefficient of performance of CO2transcritical refrigeration cycle and its application in air conditioner of the automobile, cascading refrigeration circulation and the heat pump type heating system; and puts forward the development prospect of CO2 refrigeration technology.Keywords: CO2transcritical cycle application development prospect1 引言臭氧层破坏是当今全球性环境问题之一,它对人类健康和生态环境造成了巨大的危害。
制冷剂 co2
制冷剂co2摘要：1.制冷剂CO2的概念2.CO2作为制冷剂的优点3.CO2制冷技术的发展历程4.CO2制冷在我国的应用现状与前景5.CO2制冷技术的挑战与展望正文：制冷剂CO2，即二氧化碳，作为一种环保、节能的制冷剂，近年来在我国得到了广泛关注和应用。
本文将详细介绍CO2作为制冷剂的概念、优点、发展历程、应用现状与前景，以及面临的挑战与展望。
1.制冷剂CO2的概念制冷剂CO2，化学式为CO2，是一种无色、无味、不可燃的气体。
在大气中，二氧化碳占有一定比例，是生物体呼吸过程中产生的废气。
近年来，科学家们发现，CO2具有较好的制冷性能，可作为一种环保型制冷剂替代传统的氟利昂等制冷剂。
2.CO2作为制冷剂的优点CO2作为制冷剂具有以下优点：（1）环保：CO2在自然界的循环过程中，不会产生破坏臭氧层的作用，对环境友好；（2）节能：CO2制冷系统在制冷过程中，具有较高的制冷系数，能够实现节能；（3）安全：CO2的毒性较低，且不易燃，使用安全可靠。
3.CO2制冷技术的发展历程CO2制冷技术起源于19世纪，经过百余年的发展，已经历了四个阶段：自然循环制冷、高压CO2制冷、中压CO2制冷和低压CO2制冷。
随着技术的不断进步，CO2制冷系统已逐渐趋于完善。
4.CO2制冷在我国的应用现状与前景近年来，我国对CO2制冷技术的研究与应用取得了显著成果。
目前，CO2制冷技术已广泛应用于商业制冷、工业制冷、制冷空调等领域。
随着国家对环保、节能等方面的要求日益严格，CO2制冷技术在我国的应用前景将更加广阔。
5.CO2制冷技术的挑战与展望尽管CO2制冷技术具有诸多优点，但在实际应用中，仍面临一定的挑战，如系统压力高、设备成本较高等问题。
关于二氧化碳制冷的书
关于二氧化碳制冷的书
（实用版）
目录
1.二氧化碳制冷的原理
2.二氧化碳制冷的优势
3.二氧化碳制冷的应用领域
4.二氧化碳制冷的环保意义
5.二氧化碳制冷的未来发展前景
正文
二氧化碳制冷是一种新型的制冷技术，其工作原理主要基于二氧化碳的热力学特性。
二氧化碳在高压下为液态，当压力降低时，会迅速蒸发，吸收大量热量。
这种特性使得二氧化碳成为理想的制冷剂。
与传统的制冷技术相比，二氧化碳制冷有许多优势。
首先，它的制冷效率高，可以更快速地实现制冷效果。
其次，二氧化碳制冷系统运行稳定，维护简便，大大降低了运行成本。
最重要的是，二氧化碳制冷对环境几乎没有影响，因为它不会破坏臭氧层，也不会产生温室气体，是一种真正的绿色制冷技术。
目前，二氧化碳制冷技术已经广泛应用于各种领域，包括食品工业、医药行业、科学研究等。
例如，在食品工业中，二氧化碳制冷技术可以有效地保持食品的新鲜度，延长其保质期。
在医药行业，二氧化碳制冷技术可以提供恒定的低温环境，确保药品的质量和有效性。
二氧化碳制冷技术的环保意义也非常重大。
作为一种绿色制冷技术，它不仅可以减少对环境的破坏，还可以帮助减少温室气体的排放，缓解全球气候变暖的问题。
总的来说，二氧化碳制冷技术是一种高效、环保、安全的制冷技术，
未来发展前景广阔。
二氧化碳制冷技术
二氧化碳制冷技术Ξ史敏 贾磊 钟瑜 舒国安 王磊(合肥通用机械研究院)摘 要 CO2作为一种天然工质,是目前CFCs工质替代的一个重点研究方向。
根据CO2作为制冷剂的相关热物理和化学性质及CO2制冷循环,说明采用CO2作制冷剂、采用跨临界循环的优越性。
介绍CO2制冷循环系统关键设备———压缩机、膨胀机、气体冷却器/蒸发器的研究进展情况,并对采用CO2作制冷剂的汽车空调、热泵系统的应用进行综述,指出今后研究的发展方向。
关键词 CO2 循环 制冷CO2refrigeration technologyShi Min Jia Lei Zhong Yu Shu Guoan Wang Lei(Hefei G eneral Machinery Research Institute)ABSTRACT As a natural substance,CO2is an important research area about CFCs refrigerant substitution.Based on thermophysical property,chemical property and refrigeration cycle of CO2,analyzes the superiority of CO2transcritical cycle.Introduces the research status of CO2 compressor,expander,gas cooler and evaporator.Describes CO2mobile air2conditioner and heat pump system,and discusses research trend of CO2refrigeration.KE Y WOR DS CO2;cycle;refrigeration 由于CFCs对于大气的重要影响,保护环境、替代CFCs已经成为全球共同关注的问题。
二氧化碳亚临界制冷技术
二氧化碳亚临界制冷技术二氧化碳亚临界制冷技术是一种新型的制冷技术，它利用二氧化碳在亚临界状态下的特性，实现低温制冷的目的。
这种制冷技术具有环境友好、高效节能等优点，在现代制冷领域得到了广泛应用。
二氧化碳是一种常见的气体，在自然界中广泛存在。
它具有较高的临界温度和临界压力，因此可以在亚临界状态下实现制冷。
在亚临界状态下，二氧化碳既具有气体的易于流动的特性，又具有液体的高密度和高热容的特性，因此可以作为制冷介质来实现低温制冷。
二氧化碳亚临界制冷技术主要包括压缩机、换热器、膨胀阀和蒸发器等组成的制冷循环系统。
首先，通过压缩机将二氧化碳气体压缩为高压气体，然后通过换热器将高温高压的二氧化碳气体与外界的低温介质进行换热，使二氧化碳气体冷却降温。
接着，将冷却后的二氧化碳气体通过膨胀阀进行节流，使其压力和温度急剧下降，从而实现制冷效果。
最后，将制冷后的二氧化碳气体通过蒸发器与待制冷的物体进行换热，吸收物体的热量，完成整个制冷过程。
与传统的制冷技术相比，二氧化碳亚临界制冷技术具有许多优点。
首先，二氧化碳是一种非常环保的制冷介质，不会对大气层臭氧层造成破坏，也不会产生温室气体。
其次，二氧化碳的临界温度和临界压力较高，使得亚临界制冷系统的制冷效果更好，能够实现更低的冷却温度。
此外，二氧化碳气体的传热性能好，能够提高制冷系统的热交换效率，从而提高整个制冷系统的能效。
此外，二氧化碳亚临界制冷技术还具有体积小、重量轻、结构简单等优点，便于安装和维护。
然而，二氧化碳亚临界制冷技术也存在一些挑战和问题。
首先，由于二氧化碳的临界温度和临界压力较高，制冷系统的工作条件较为苛刻，制冷设备的设计和制造难度较大。
其次，由于二氧化碳的特性，制冷系统的工作压力较高，需要采用高强度的材料来承受高压力，增加了制冷设备的成本。
此外，二氧化碳亚临界制冷技术在低温制冷方面的应用还相对较少，需要进一步研究和改进。
总的来说，二氧化碳亚临界制冷技术是一种具有广阔应用前景的新型制冷技术。
CO2跨临界制冷技术
单一C02跨临界压缩机运行制冷技术简况技术优势：该循环系统的最大特点就是工质的吸、放热过程分别在亚临界区和超临界区进行。
压缩机的吸气压力低于临界压力，蒸发温度也低于临界温度，循环的吸热过程仍在亚临界条件下进行，换热过程主要是依靠潜热来完成。
但是压缩机的排气压力高于临界压力，工质的冷凝过程与在亚临界状态下完全不同，换热过程依靠显热来完成，此时高压换热器不再称为冷凝器，而称为气体冷却器。
在以空气为热源、热汇的制冷和热泵系统（主要是汽车空调以及家用空调）中，CO2循环在跨临界条件下运行，其工作压力虽然较高，但压比却很低，压缩机的效率相对较高；流体在超临界条件下的特殊热物理性质使它在流动和换热方面都具有无与伦比的优势，超临界流体优良的传热和热力学特性使得换热器的效率也很高，这就使得整个系统的能效较高，完全可与传统的制冷剂（如R12、R22等）及其现有的替代物（如R134a、R410A等）竞争。
加上CO2在气体冷却器中大的温度变化，使得气体冷却器进口空气温度与出口制冷剂温度可能非常接近，这自然可减少高压侧不可逆传热引起的损失。
由于CO2的临界温度低，为31, ℃因此, 制冷循环采用跨临界制冷循环时，其排热过程不是一个冷凝过程，压缩机的排气压力与冷却温度是两个独立的参数，改变高压侧压力将影响制冷量、压缩机耗工量及系统的COP。
研究分析表明，高压侧压力变化时，循环的COP 存在着一个最大值，因此，CO2跨临界制冷循环在对不同工况下，存在对应于最大COP 值的最佳排气压力。
CO2 在气体冷却器中较大的温度变化，正好适合于水的加热，从而使热泵的效率较高。
传统空调系统大多把冷凝热当作废热而直接排向大气，既造成能量的浪费又产生环境的局部热污染。
而对跨临界循环,由于超临界区工质密度在不断增加，循环的放热过程必将有较大的温度滑移，这种温度滑移正好与所需的变温热源相匹配，是一种特殊的劳伦兹循环，其用于热回收时，必将有较高的放热效率，因而用于较高温度和较大温差需要的热回收时具有独特的优势。
co2制冷效果
co2制冷效果
（原创版）
目录
1.CO2 制冷的原理
2.CO2 制冷的优势
3.CO2 制冷的实际应用
4.CO2 制冷的未来发展前景
正文
【CO2 制冷的原理】
CO2 制冷技术是一种环保、节能的制冷方式，它的原理主要基于 CO2 的热力学性质。
CO2 在高压下是液态，当压力降低时，CO2 会吸热蒸发，转变为气态。
这一过程可以吸收大量的热量，从而实现制冷效果。
当 CO2 流经蒸发器时，吸收了冷凝器的热量，使蒸发器内的温度降低。
之后，气态的 CO2 被压缩机压缩，压力升高，CO2 又变回液态，同时释放出吸收的热量，这一过程称为放热。
然后，液态 CO2 再通过膨胀阀降压，重新进入蒸发器，实现制冷循环。
【CO2 制冷的优势】
1.环保：CO2 制冷系统使用天然工质 CO2，对臭氧层无破坏作用，符合环保要求。
2.节能：CO2 制冷系统的热效率高，能够充分利用废热，节省能源。
3.安全性高：CO2 制冷系统压力低，不易泄漏，安全性高。
4.适用范围广：CO2 制冷系统适用于各种温度环境，特别适用于低温环境。
【CO2 制冷的实际应用】
目前，CO2 制冷技术已经广泛应用于各种制冷系统中，包括超市冷柜、冷藏车、工业冷却等。
在未来，随着技术的进步和环保意识的提高，CO2 制冷技术将会得到更广泛的应用。
【CO2 制冷的未来发展前景】
随着全球气候变暖和环境污染问题日益严重，环保、节能的 CO2 制冷技术在未来有着广阔的发展前景。
制冷和低温技术原理—第2章 制冷方法
高压液体流 经膨胀阀节 流，形成低 压低温的 气，液两相 混合物进入 蒸发器。
4. 应用： 蒸气压缩式制冷机是应用最广泛的制冷机。 是本课程的重点内容之一。 具有100多年的历史，相当完备，广泛应用 在空气调节，各种冰箱，食品冷藏，冷加工 方面。 制冷的温度范围为5℃ — -150℃。
2.1.5 吸附式制冷
1. 系统组成：
吸附床，冷凝器，蒸发器 用管道连成一个封闭系统。
太阳辐射 沸石 吸附床 （沸石密封盒）
2. 工作原理：
肋片 （冷凝器） 储水器
一定的固体吸附剂对某种 （蒸发器） 制冷剂气体具有吸附作用， 白天脱附 夜间吸附 而且吸附能力随吸附剂温 太阳能沸石-水吸附制冷原理 度的改变而不同。 通过周期性地冷却和加热吸附剂， 使之交替地吸附和解吸。 解吸时，释放制冷剂气体，使之凝结为液体。 吸附时，制冷剂液体蒸发，产生制冷作用。
热电制冷
气体绝热膨胀制冷
高压气体经绝热膨胀即可达到较低 温度，令低压气体复热即可制取冷量。 高压气体经涡流管膨胀后即可分离冷, 热两股气流，用冷气流的复热过程即 可制冷。
气体涡流制冷
2.1 物质相变制冷
2.1.1 相变制冷概述
液体蒸发制冷 固体相变制冷
以流体为制冷剂，通 过一定的机器设备构 成制冷循环，利用液 体汽化时的吸热效应 ，实现对被冷却对象 的连续制冷。
2.2.2 磁制冷
1. 工作原理： 是利用磁热效应的一种制冷方式。
既是固体磁性物质（磁性离子构成的系统）在受磁场 作用磁化时，系统的磁有序度加强（磁熵减小）， 对外放出热量；再将其去磁，则磁有序度下降（磁熵 增大），又要从外界吸收热量。
2.2.3 声制冷
1. 工作原理： 是利用热声效应的一种制冷方式。
第2章CO2制冷技术
2 CO2制冷技术
⑥ CO2压缩机的压比较低（2.5～3.5），接近最佳 经济水平； ⑦ 等熵效率比CFCS系统高得多； ⑧ 运动粘度低； ⑨ 能完全适应各种润滑油和常用机器零部件。
2 CO2制冷技术
缺点： ① 不能维持生命，如果浓度过高，会引起人的呼吸 器官的损害，甚至窒息死亡； ② 高的临界压力和低的临界温度； CO2临界温度为Tc=31.1℃ ，临界压力为Pc=7.3MPa 水的临界温度为374℃，临界压力为22MPa ③ 无论亚临界循环还是跨临界循环， CO2 制冷系统 的运行压力都将高于传统的制冷空调系统，给系 统及部件的设计带来许多难度； ④ 现阶段CO2制冷系统的效率还相对较低。
液体CO2 冷藏车应用
3) ODP = 0 ,GWP = 1。单位容积制冷量相当 大(0 ℃时单位容积制冷量是NH3 的1.58 倍, 是R12 和R22 的8.25 倍和5.12 倍) 。
4) 由工业尾气回收而得,不增加环 境负担;成本低廉,无需再循环利用。 5) 蒸发温度低,蒸发潜热大,可以通 过调节其喷量使冷藏厢内的温度在 很短时间内达到所要求的温度。
2 CO2制冷技术
2.2 CO2制冷工质的性质 CO2适用于蒸发温度为-40～10℃的各 种常规制冷系统中，如汽车空调、船舱空 调，以及高温热泵热水、干燥系统中的制 冷工质。
与CFCS相比，使用CO2 作制冷剂有如下的优缺点： 优点： ① 来源广泛，容易获取（可直接从自然环境中获得 或从工业废气中获得），价格低廉； ② 不燃烧，不爆炸，无毒，无刺激性，环境性能优 良； ③ 维护简单，无需循环利用，操作运行的费用也较 低；
2 CO2制冷技术
2 CO2制冷技术
图3
CO2 跨临界循环热泵实验装置流程图
CO2换热器与二氧化碳制冷技术
热对流
在CO2换热器中，CO2与固体材料 接触，由于温度差异会产生对流， 使热量从高温端传递到低温端。
热辐射
某些CO2换热器还会利用热辐射原 理，通过发射和吸收红外线实现热 量传递。
CO2换热器的设计特点
01
02
03
高效传热
CO2换热器通常采用高效 导热材料，如铜、铝等， 以实现快速、高效的热量 传递。
强化传热技术
通过改进换热器设计、采用新型的强化传热技术，如表面 改性、流体动力学优化等，提高CO2的传热效率。
系统优化与安全控制
对CO2制冷系统进行整体优化，提高系统效率和可靠性； 同时加强安全控制技术的研究和应用，确保系统在高压下 的安全运行。
05
结论
CO2换热器与二氧化碳制冷技术的优势总结
高效节能
CO2换热器与二氧化碳制 冷技术
• 引言 • CO2换热器原理与设计 • 二氧化碳制冷技术 • CO2换热器与二氧化碳制冷技术的挑
战与解决方案 • 结论
01
引言
背景介绍
制冷技术是现代工业和生活中不可或缺的一环，广泛应用于食品加工、医药制造、数据中心、农业等 领域。传统的制冷技术主要使用氟利昂等人工制冷剂，但这些物质对环境有较大的负面影响。因此， 寻找一种环保、高效的制冷技术成为当前的研究热点。
战与解决方案
技术挑战
高温腐蚀
CO2在高温下对金属材料 具有腐蚀性，导致设备寿 命缩短和性能下降。
传热效率低
CO2的传热性能较差，需 要高效的换热器设计和优 化来提高传热效率。
高压运行
CO2制冷系统需要在高压 下运行，对设备的密封性 和安全性提出了更高的要 求。
解决方案与研究方向
新型抗腐蚀材料
浅谈二氧化碳制冷技术
浅谈二氧化碳（2CO ）制冷技术 摘 要：由于CFC 类制冷剂对臭氧层的破坏作用,大部分CFC 与HCFC 类工质将被逼退出使用。
制冷工质的替代和环保问题自然成为制冷空调行业的关注焦点。
自然制冷工质如CO 2受到越来越多的关注。
文中简述了2CO 作为制冷剂的发展历史和它退出历史舞台的原因; 根据2CO 作为制冷剂的相关热物理和化学性质以及三种可能的2CO 制冷循环,说明了采用2CO 为替代CFC 与HCFC 类工质、采用跨临界循环的优越性和必要性; 对各国采用2CO 为制冷剂的制冷、空调、热泵系统的应用及其研究情况进行了综述，浅谈研究发展的方向。
关键词：2CO 跨临界循环 工质 制冷前言：自从人类发明利用制冷设备制冷来为生活、生产和科研等服务以来,制冷剂就伴随着制冷系统和制冷技术的改进而发展。
从最初采用的O H 2、3NH 、2CO 等自然工质到上世纪30年代，CFC 与HCFC 类物质就开始大量作为制冷工质，以其优越的循环性能，很快就取代了过去的自然工质。
但随着大气臭氧层空洞的出现和全球气候的变暖，人们终于认识到制冷空调行业所使用的CFC 与HCFC 类制冷剂对大气具有破坏臭氧层负作用和产生温室效应。
更在上世纪80年代发现南极上空的臭氧空洞后，世界上引发了环境问题新高潮，保护臭氧层的蒙特利尔议定书的签署正式生效,一系列CFC 与HCFC 类工质被列入受控表.这使到全世界的制冷空调行业面临严重的挑战,CFC 与HCFC 类工质的替代早已成为当前国际性的热门话题。
今年已到2010年，根据的蒙特利尔议定，一系列受控的CFC 与HCFC 类工质在今年必须淘汰使用，制冷工质的替代问题更是破在眉睫. 面对以上问题，国内外制冷空调行业均在探索总结历史经验，寻求正确、科学、环保的制冷工质。
在环境保护与替代制冷工质的研究进程中，有学者认为选用自然工质是解决环境温度最终方案。
一批具有特定的物理性质的自然物质又开始得到了重视和研究.2CO 工质正是在这样的背景下被重新摆上研究台面。
CO2制冷技术简介
CO2作为制冷剂简介CO2作为制冷剂的历史作为制冷剂，在19世纪末至20世纪30年代前，CO2（R744），氨（R717），SO2（R764），氯甲烷（R40）等曾被广泛应用。
上述除了CO2外，其余工质均有毒性或可燃性，而CO2则因无毒且不燃，因而在民用和船用制冷等方面有其巨大的优势。
在蒸汽压缩系统中采用CO2作为制冷剂，最初是由美国人Alexander Twining在1850年提出，并获英国专利[1]。
第一次成功使用CO2应用于商业机的是Thaddeus S C Lowe，他在对军事气球用CO2做试验过程中，证实了CO2作为制冷剂的可能性。
他于1867年获得了英国专利，于1869年制造了一台制冰机，还设计了一种置于船上的机器，用于在墨西哥港运送冷冻肉。
1882年Carl von Linde为德国埃森的F Krupp公司设计和开发了采用CO2作为工质的制冷机。
1884年W Raydt设计的CO2压缩制冰系统获得了英国15475号专利。
澳大利亚的J Harrison在1884年设计了一台用于制冷的CO2装置获得了英国1890号专利。
随后CO2制冷剂的使用有了显著的发展。
1886年德国人Franz Windhausen设计的CO2压缩机获得了英国专利。
英国的J&E Hall公司收购了该专利，将其改进后于1890年开始投入生产。
Hall的CO2压缩机在船上有广泛的应用，取代了原先使用的空气压缩机。
20世纪40年代在英国的船上广泛采用了CO2压缩机。
19世纪90年代美国开始将CO2应用于制冷。
1897年Kroeschell Bros锅炉公司在芝加哥成立了分公司，生产CO2压缩机，称为Kroeschell Bros制冰机械公司。
Kroeschell工厂生产CO2制冷压缩机、冷凝器、水和盐水冷却器、高压CO2和冷藏系统的阀门及零件。
1924年Kroeschell和Brunswick制冷公司合并成N J公司，生产氨压缩机和附件。
二氧化碳制冷原理
二氧化碳制冷原理
二氧化碳（CO2）制冷是一种使用二氧化碳作为制冷工质的制冷技术。
其原理基于二氧化碳的特性和物理过程。
CO2制冷的原理可以简述为以下几个步骤：
1. 压缩：首先，将含有CO2的气体通过压缩机进行压缩。
压缩机会增加气体的压力和温度。
2. 冷凝：接下来，高温高压的CO2气体通过冷凝器，外界的冷却水或冷空气接触，使CO2气体冷却并传递热量给冷凝介质。
这个过程中，CO2气体会发生相变，从气态变为液态，释放出大量的热量。
3. 膨胀：冷凝后的CO2液体进入膨胀阀，通过膨胀阀的节流作用，使其压力和温度降低。
在膨胀的过程中，CO2液体会部分蒸发成气体，从而实现制冷效果。
4. 低温制冷：膨胀后的CO2气体进入蒸发器，与待制冷的物体或空气接触。
在与物体或空气接触的过程中，CO2气体会吸收物体或空气的热量，使其变冷。
5. 循环：制冷后的CO2气体再次被压缩机抽回，进行新一轮的压缩冷凝循环。
与传统制冷剂相比，CO2制冷具有许多优点，如环保性、可再生性和无毒等。
而且，CO2的临界温度和压力较低，可以
在相对较低温度下工作，适用于中低温制冷需求。
因此，CO2制冷技术在商业和工业领域得到广泛应用。
02-CO2制冷-PPT
0
1.0
5.7
S, kJ/K
CO?跨临界制冷循环的主要特点(3)
•存在最优高压压力。
Tc* = comsl
Supercritical refrigeration proces
h [kJ/kg]
CO2跨临界制冷循环的主要特点(4)
•气体冷却器出口温度对COP影响显著。
Discharge pressure [MPa]
冷却介质时，压缩机的排气压力位于制冷剂临界压力之上，而 蒸 发压力位于临界压力之下，故将此类循环称为跨临界循环 (Transcritical Cycle)。
CO2跨临界制冷循环的主要特点（1）
•超临界放热过程，压力和温度均为独立参数，特殊的劳伦玆循环。
CO2跨临界制冷循环的主要特点(2)
•工作压力高，压比小。
CO2跨临界制冷循环的主要应用⑴
•汽车空调
-工作环境恶劣，工况变化剧烈，风量小，换热温差大。 -C02跨临界循环虽然工作压力高，但压比小，压缩机的 效
率相对较高。 -汽车空调要求空调机组质量轻，尺寸小。
CO2跨临界制冷循环的主要应用（2）］--------
•热泵热水器
•出水温度高，可达90°C。 -温度滑移与水温变化相匹配，能量损失小。 •低温工况性能好，在蒸发温度较低时，仍能保持较高 的
COP与出水温度，适用范围更广。
CO2跨临界制冷循环性能的改善措施（1）
□1热循环
气体冷却器
CO2跨临界制冷循环性能的改善措施（2）
•两级压缩
妥
3’
气体冷却器
CO2跨临界制冷循环性能的改善措施（3）
□收膨胀功
•膨胀机 -喷射器
西安交通大学
i制冷与低温i•对于高温和中温制冷剂，冷凝压力远离制冷剂的临界压力，故称 之为亚临界循环。
二氧化碳制冷技术
二氧化碳制冷技术二氧化碳具有高密度和低粘度，其流动损失小、传热效果良好，并且通过对传热作用的强化，可以弥补其循环不高的缺点。
同时二氧化碳环境表现优良、费用低易获取、稳定性好、有利于减小装置体积。
最重要的是，其安全无毒，不可燃，这一点比R290具有明显的优势。
当然，采用二氧化碳为制冷剂也有缺点，二氧化碳高的临界压力和低的临界温度也给它做制冷剂带来了许多难题。
无论亚临界循环还是跨临界循环，二氧化碳制冷系统的运行压力都将高于传统的制冷空调系统，这必然会给系统及部件的设计带来许多新的要求。
同时现阶段还存在二氧化碳制冷系统的效率相对较低的问题。
目前二氧化碳的研究和应用主要集中于三个方面：一方面是汽车空调领域，由于制冷剂排放量大，对环境的危害也大, 必须尽早釆用对环境无危害的制冷剂；第二方面是热泵热水器，二氧化碳在超临界条件下放热存在一个相当大的温度滑移，有利于将热水加热到一个更高的温度；第三方面是考虑到二氧化碳良好的低温流动性能和换热特性，采用它作为复盜制冷循环低温级制冷剂。
在复龛式制冷系统中，二氧化碳循环在亚临界条件下运行。
此时二氧化碳用作低压级制冷剂，高压级用NH3作制冷剂。
与其它低压制冷剂相比，即使处在低温，二氧化碳的粘度也非常小，传热性能良好，因为利用潜热，其制冷能力相当大。
目前，欧洲在超市中己建立了儿个这种用二氧化碳作低温制冷剂的复叠式制冷系统，运行情况表明技术上是可行的，这种系统还适用于低温冷冻干燥过程。
当前关于R22制冷剂的替代国际上主要有两种技术方案：一种是以北欧国家和韩国为代表，其主张采用天然工质作为替代物, 如纯工质 R290、R1270、R744、R600a、R600、R717 等，以及 HCs 类的混合物：另一种是以美国和口本为代表的采用HFCs作为替代物，如美国联合信号公司的非共沸混合物R410A、杜邦公司和I.C.I公司的混合物R407C, 以及R32和R152a等，这些制冷剂的ODP均为0,能够达到保护臭氧层的目的，但是会产生温室效应。
co2制冷效果
co2制冷效果
摘要：
1.二氧化碳制冷技术简介
2.CO2制冷原理及优势
3.CO2制冷在实际应用中的表现
4.CO2制冷技术的发展前景与挑战
正文：
二氧化碳制冷技术作为一种新型、节能的制冷方式，近年来逐渐受到广泛关注。
本文将对CO2制冷效果进行详细介绍。
首先，我们需要了解二氧化碳制冷技术的基本原理。
二氧化碳制冷系统主要利用二氧化碳在高压条件下吸热膨胀，然后在低压条件下放热压缩的过程，实现制冷效果。
与传统制冷剂如氟利昂相比，CO2制冷具有环保、节能和安全等优势。
具体来说，CO2制冷技术具有以下优点：
1.环保：CO2是自然存在的物质，对大气层无害，符合绿色环保的发展理念。
2.节能：CO2制冷系统在运行过程中，可以实现较大的温差，从而提高制冷效率，降低能耗。
3.安全：CO2在正常温度和压力下为惰性气体，不易燃爆，降低了制冷系统发生事故的风险。
然而，CO2制冷技术在实际应用中也存在一些挑战和局限性：
1.制冷能力有限：与其他制冷剂相比，CO2的制冷能力较低，对于大型制冷项目可能需要采用多级压缩和膨胀等复杂工艺。
2.设备成本高：目前，CO2制冷设备的生产成本相对较高，限制了其在市场上的普及。
3.系统复杂性：CO2制冷系统需要精确控制温度和压力，增加了系统的设计和运行难度。
尽管如此，随着技术的发展，CO2制冷效果在某些领域已经得到了很好的验证。
例如，在超市冷链物流、工业制冷和商业制冷等领域，CO2制冷技术已经逐渐替代传统制冷方式。
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2 CO2制冷技术
但近几年来，随着人们环保意识的不断增强，更由 于CFCS与HCFCS对大气臭氧层的破坏作用以及温 室效应，人们不得不重新考虑在更广泛的范围内使 用自然工质HCS，但是HCS的缺点是易燃烧，在这 种情况下，CO2因其ODP=0，GWP较小，以及自身 良好的热物理性能越来越受到人们的青睐。
2 CO2制冷技术
2.2 CO2制冷工质的性质 CO2适用于蒸发温度为-40～10℃的各 种常规制冷系统中，如汽车空调、船舱空 调，以及高温热泵热水、干燥系统中的制 冷工质。
与CFCS相比，使用CO2 作制冷剂有如下的优缺点： 优点： ① 来源广泛，容易获取（可直接从自然环境中获得 或从工业废气中获得），价格低廉； ② 不燃烧，不爆炸，无毒，无刺激性，环境性能优 良； ③ 维护简单，无需循环利用，操作运行的费用也较 低；
衡量压缩机工作性能的主要指标有指示效率和容积效 率。压缩机的指示效率和容积效率主要与气阀和气腔的压 力损失、气体泄漏、气体与气缸传热等因素有关。 CO2 压缩机的压力损失对指示效率的影响，比普通制 冷压缩机小得多。 CO2 压缩机内的压力损失，对于压缩过程耗功和容积
性能的影响相当小。
2 CO2制冷技术
2 CO2制冷技术
(2) 换热器 1)气体冷却器
2 CO2制冷技术
（2） 跨临界制冷循环 （1-2‘-3’-4‘-1）
图 2.2 CO2制冷循环在T-s图上的表示
图 2.3 CO2制冷循环在p-h图上的表示
此时压缩机的吸气压力低于临界压力，蒸发温度也低于临界温度， 循环的吸热过程仍在亚临界条件下进行，换热过程主要是依靠潜热来完 成。但是压缩机的排气压力高于临界压力，工质的冷凝过程与在亚临界 状态下完全不同，换热过程依靠显热来完成 。
2 CO2制冷技术
2.3 CO2制冷循环 （1） 亚临界制冷循环 （1-2-3-4-1）
图2.1 CO2制冷循环流程示意图
图2.2 CO2制冷循环在T-S图上的表示
早期的CO2制冷循环多为亚临界循环，目前的复叠制冷循环 中也有运用。CO2亚临界制冷循环的流程与普通的蒸汽压缩式制 冷循环完全一样。
第2章 CO2制冷技术
2 CO2制冷技术
2.1 前言
CO2在二十世纪初曾经广泛地应用于空调及 船舶的制冷系统中，直到二十世纪中期，在船舶制 冷系统中仍占统治地位。CO2的缺点是在工作温度 下的压力特别高（常温下达到8MPa），这样就使得 在当时的技术条件下，设备非常庞大笨重。自从出 现了热力学性能优越的CFCS制冷剂，CO2基本上退 出了制冷界。
2 CO2制冷技术
⑥ CO2压缩机的压比较低（2.5～3.5），接近最佳 经济水平； ⑦ 等熵效率比CFCS系统高得多； ⑧ 运动粘度低； ⑨ 能完全适应各种润滑油和常用机器零部件。
2 CO2制冷技术
缺点： ① 不能维持生命，如果浓度过高，会引起人的呼吸 器官的损害，甚至窒息死亡； ② 高的临界压力和低的临界温度； CO2临界温度为Tc=31.1℃ ，临界压力为Pc=7.3MPa 水的临界温度为374℃，临界压力为22MPa ③ 无论亚临界循环还是跨临界循环， CO2 制冷系统 的运行压力都将高于传统的制冷空调系统，给系 统及部件的设计带来许多难度； ④ 现阶段CO2制冷系统的效率还相对较低。
2 CO2制冷技术
2.5 几种典型的CO2制冷循环 （1）带回热器的跨临界CO2制冷循环
图2.4跨临界CO2制冷系统流程图
2 CO2制冷技术
（2）带膨胀机的跨临界CO2制冷循环
图2.10采用不同节流机构的CO2跨临界循环系统
2 CO2制冷技术
（3）复叠式CO2制冷循环
复叠式制冷可 达到的温度？
图2.12 CO2／NH3复叠式低温制冷系统示意图
制冷循环 单级压缩 双级压缩 复叠压缩 使用原因 一般制冷 压缩比过大 制低温 应用温度范围 5℃～- 30℃ -30℃～- 80℃ <-80℃ 制冷剂 一种 一种 两种或两 种以上
2 CO2制冷技术
2.6 CO2制冷系统中关键设备研究进展 (1)制冷压缩机
2 CO2制冷技术
2.4 CO2跨临界循环的研究和应用
（1）应用在汽车空调系统中
蒸发：亚临界区，潜热
放热：超临界区，显热
所以系统中将冷凝器改称气体 冷却器。
2 CO2制冷技术
（2）热泵中的应用 挪威SINTEF研究所对热泵的特性、系统设计进行了理论 与实验研究，表明CO2跨临界循环不仅具有高导热系数，而 且系统紧凑，产生的热水温度高，在工业和民用两方面都具 有相当大的发展潜力。当用环境空气作热源，井水温度为 8℃，热水温度为60℃时，该系统的COP值高达4.3，其能量 消耗比电或燃气系统降低了75%，当热水温度为80℃时， COP值为3.6。
2 CO2制冷技术
2 CO2制冷技术
图3
CO2 跨临界循环热泵实验装置流程图
2 CO2制冷技术
（3） 在复叠式制冷系统中的应用 在该制冷系统中，CO2用作低压级制冷剂，高压级则用 NH3或R134a作制冷剂，CO2循环在亚临界条件下运行。与其 他低压制冷剂比，CO2的粘度很小，传热性能良好，因为利 用潜热，其制冷能力相当大。目前欧洲已将此系统安装于超 市中，据调查表明运行情况在技术上是可行的。
④ 化学稳定性好，对常用材料没有腐蚀性。不过 CO2与水混合时呈弱酸性，可腐蚀碳钢等普通金 属，但不腐蚀不锈钢和铜类金属。当输送的CO2 比较干燥（含水率小于8ppm）时，可采用普通的 碳素钢； ⑤ 高的工作压力使得压缩机吸气比容较小，单位容 积制冷量大，有利于减小装置体积。流动和传热 性能提高，减少了管道和热交换器的尺寸，从而 使系统非常紧凑；
2 CO2制“）
图 2.2 CO2制冷循环在T-s图上的表示
图 2.3 CO2制冷循环在p-h图上的表示
所有的循环都在临界点以上，工质的循环过程没有相变。因为 CO2 具有较高 的临界压力和低的临界温度，故采用CO2的设备通常要在超临界区运行。在超临界 区，没有相变，压力和温度是相互独立的参数，这与传统的冷凝器不同。