空气制冷循环最优性能解析
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制冷剂 ， 发展 中国家禁 用 的时 间节点则 定 于 ２ ０ ３ ０ 年． 面对 如此严 苛 的 限 制 ， 空气作为一种纯天然 、 环 境 友好 、 无 任何 公害 的工 质 ， 俨 然 成 为最 具 潜力 的替
代工质之一 ， 界 内又 逐 渐兴 起 对 空 气 制 冷循 环 的研
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做 出 了详 细 分 析， 并 给 出 优 化 方 案Ｅ １ － ４ ３ ； Ｓ ｔ ｒ ｅ ｉ ｔ和
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关 键 词 ：空气 制 冷 循 环 ； 热力学模型 ； 性 能 优化 ； 解 析 解 中图分类号 ： Ｔ Ｂ ６ ５ １ 文 献标 志码 ： Ａ
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２ ０ １ ８ ０ ４，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
究．
近年来 ， 大 部 分 空 气 循 环 的 研 究 都 以其 理 论 机 理 作 为 研 究 重点 ： 陈林 根 等利 用 有 限元 热力 学 的分 析 方法 ， 对循 环 过 程 中压 降 、 换 热 器 效率 、 以及 压 缩
机 和膨 胀机 效率 对 于系统 制 冷 系数 和制 冷 量 的影 响
２ ０ １ ５ 年５ 月 文章编号 ： ０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ — ０ ７ ６ ５ — ０ ６
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ １ ９ ０ ８ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ ｘ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ １ ８
一
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Ｒａ ｚ ａ ｎ ｉ 针 对 空气 循 环 中单 级 压缩 循 环 、 双级 压 缩 循
环、 单 级 带 中 间冷 却 器 压缩 循 环 以及 双级 膨 胀 循 环
等 ４种 不 同的循 环 结 构 形 式 进 行 比较 ， 并 从 可用 能 损 失 的 角 度 分析 各 个 组 件 的 不 可逆 程 度 ， 提 出优 化 的建议 ［ ５ ； Ｐ ａ ｒ ｋ等则 着 眼 于 系 统 非 设 计 工 况 下 的 运行状况 ， 通 过 两类 控 制方 法 的研 究 和 比较 提 出 了
＿ 啭 ３
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， ， ． ４ ３Ｎｏ ． ５
Ｍａ ｙ ２ ０１ ５
空气 作为 空调 制冷机 组 的循 环 工质 最 早 是应 用 于 飞机 的环 境 控制 系统 中． 近年 来 由于 环 境 问题 日
益严 峻 ， 蒸 汽压 缩 式 制 冷 系统 中制 冷 剂 对 环境 的危 害 已经 引起 了各 国 的关 注 ， 根据《 蒙 特 利 尔议 定 书 》 的约定 ， 发 达 国家将 于 ２ ０ ２ ０年 全 面 禁止 使 用 氟 利 昂
空 气 制 冷 循 环 最 优 性 能 解 析
张春 路 ， ห้องสมุดไป่ตู้ 晗
（ 同 济 大学 机 械 与 能 源 ２ １ ２ 程学院 ， 上海 ２ Ｏ １ ８ Ｏ ４ ）
摘要： 通过建立 单级 空气 制冷循 环 的量 纲为 一 的热力 学模 型， 推导 出对应最优 性能 系数 的压 比公 式 ， 以及最 优压 比下 的循环性 能参数解析表达式． 在此基础上 针对不 同 的运 行工 况和转动部件效率 ， 对循 环性能进行数 值分析 ， 发现 ： 高 低温 热源温差 的增大 ， 最优压比升高 ， 最 优性能 系数下 降 ， 单 位制 冷量升高． 提高转动部件效率 ， 最优 压 比小 幅降低 ， 最优 性能 系数大 幅升高 以及 单位 制冷量 大 幅下降。 同 比之 下 ， 膨 胀 机 效率对系统最优性能 的影响更大． 这些都有 助于实 际空气 制 冷系统 的优化设计．
代工质之一 ， 界 内又 逐 渐兴 起 对 空 气 制 冷循 环 的研
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关 键 词 ：空气 制 冷 循 环 ； 热力学模型 ； 性 能 优化 ； 解 析 解 中图分类号 ： Ｔ Ｂ ６ ５ １ 文 献标 志码 ： Ａ
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机 和膨 胀机 效率 对 于系统 制 冷 系数 和制 冷 量 的影 响
２ ０ １ ５ 年５ 月 文章编号 ： ０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ — ０ ７ ６ ５ — ０ ６
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ １ ９ ０ ８ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ ｘ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ １ ８
一
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等 ４种 不 同的循 环 结 构 形 式 进 行 比较 ， 并 从 可用 能 损 失 的 角 度 分析 各 个 组 件 的 不 可逆 程 度 ， 提 出优 化 的建议 ［ ５ ； Ｐ ａ ｒ ｋ等则 着 眼 于 系 统 非 设 计 工 况 下 的 运行状况 ， 通 过 两类 控 制方 法 的研 究 和 比较 提 出 了
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空气 作为 空调 制冷机 组 的循 环 工质 最 早 是应 用 于 飞机 的环 境 控制 系统 中． 近年 来 由于 环 境 问题 日
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空 气 制 冷 循 环 最 优 性 能 解 析
张春 路 ， ห้องสมุดไป่ตู้ 晗
（ 同 济 大学 机 械 与 能 源 ２ １ ２ 程学院 ， 上海 ２ Ｏ １ ８ Ｏ ４ ）
摘要： 通过建立 单级 空气 制冷循 环 的量 纲为 一 的热力 学模 型， 推导 出对应最优 性能 系数 的压 比公 式 ， 以及最 优压 比下 的循环性 能参数解析表达式． 在此基础上 针对不 同 的运 行工 况和转动部件效率 ， 对循 环性能进行数 值分析 ， 发现 ： 高 低温 热源温差 的增大 ， 最优压比升高 ， 最 优性能 系数下 降 ， 单 位制 冷量升高． 提高转动部件效率 ， 最优 压 比小 幅降低 ， 最优 性能 系数大 幅升高 以及 单位 制冷量 大 幅下降。 同 比之 下 ， 膨 胀 机 效率对系统最优性能 的影响更大． 这些都有 助于实 际空气 制 冷系统 的优化设计．