二氧化碳在冷库制冷系统的应用
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。
二氧化碳载冷系统与冰河冷媒载冷系统在冷库应用中的比较
二氧化碳载冷系统与冰河冷媒载冷系统在冷库应用中的比较1安全性1.1压力二氧化碳载冷系统的运行压力一般为15~27bar，设计压力一般为40bar，而冰河冷媒载冷系统运行压力一般为3~5bar，设计压力10bar。
从数值上可以看出二氧化碳在运行时的压力远高于冰河冷媒载冷系统。
二氧化碳载冷系统的管道阀门均属于GC2级别，纳入当地特种设备监督检验所的监管范围，特检所会定期上门监检。
而且冰河冷媒载冷系统始终在液态下运行，没有相变，不易燃不爆炸，管道阀门一般不被判定为压力管道，不需要接受监管，给制冷系统管理带来一定的简化。
1.2毒性二氧化碳本身无色无味无毒，但是其浓度过高对人体仍是有害的。
在室外环境中，二氧化碳的浓度一般为350~450ppm。
当二氧化碳的浓度上升到2000～5000ppm时，人会感觉头痛、嗜睡、心跳加速、轻度恶心。
当二氧化碳的浓度大于5000ppm（相当于浓度0.5%）时，可能导致严重缺氧、昏迷、甚至死亡。
二氧化碳载冷系统一旦发生泄漏，二氧化碳马上蒸发为气体，因其没有气味，人无法在短时间内发现。
同时，二氧化碳的密度大于空气，向下沉积，当浓度积累到一定程度，人将会因为缺氧而昏倒，而地面的二氧化碳浓度更高，处境更加危险。
冰河冷媒属于低毒物质，且不易挥发。
因系统压力较低，泄漏一般都是局部的渗漏，会有水滴滴下，易被发现。
同时，因其不易挥发，不会形成有毒的气体，不会对人体造成伤害。
2运行情况2.1压力波动二氧化碳作为载冷剂使用时属于相变载冷剂，蒸发或冷凝的速度较快，当末端负荷波动较大时，管道内载冷剂的状态波动也较大。
二氧化碳在系统中以饱和状态循环，压力与温度一一对应，所以压力与温度的波动是同样的幅度。
载冷剂侧的波动会反馈到冷源侧，由于自动控制的特点，压缩机的加减载会产生一定的滞后效应，导致系统在短时间内很难达到一个平衡的状态。
冰河冷媒属于单相载冷剂，始终以液态的形式运行，通过进出口的温差带走末端热量。
二氧化碳制冷原理
二氧化碳制冷原理
二氧化碳制冷原理即利用二氧化碳在不同压力下的相变特性实现制冷的过程。
二氧化碳是一种常见的气体，它可以在常温下以固体、液体和气体的形式存在。
当二氧化碳处于高压状态下，它会通过加热的方式变为气体。
相反，当二氧化碳处于低温和低压状态下，它会通过冷却的方式变为固体。
基于这个原理，二氧化碳制冷系统首先将二氧化碳气体压缩到非常高的压力。
在这个过程中，二氧化碳气体会被加热，成为高温高压的气体。
然后，这个高温高压的气体会通过冷凝器得到冷却，降至较低的温度和压力。
接着，冷却后的二氧化碳气体会进入膨胀阀，压力得到进一步降低，使其快速膨胀。
在膨胀的过程中，气体会吸热，并通过传热原理将热量带走。
这样就实现了冷却的效果。
最后，冷却后的二氧化碳气体会通过蒸发器，吸收环境中的热量，从而进一步降低温度。
这一步骤完成后，二氧化碳又会回到系统中重新被压缩，循环再利用。
二氧化碳制冷的优势在于其环境友好性。
由于二氧化碳是一种天然的物质，不会对大气层造成破坏，因此被广泛应用于制冷和空调系统中。
此外，二氧化碳的制冷过程也比较高效，能够快速降低温度。
总之，二氧化碳制冷利用二氧化碳在不同压力下的相变特性来实现制冷。
通过压缩、冷凝、膨胀和蒸发等步骤，可以将热量从需要冷却的环境中带走，达到降温的效果。
二氧化碳制冷——双碳目标下制冷技术发展的最优路径
产业聚焦Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｆｏｃｕｓ５２新沪屏蔽泵 二氧化碳是天然物质，ODP=0，GWP=1。
使用二氧化碳作为制冷工质，对大气臭氧层没有破坏作用，可以减少全球温室效应，且来源广泛、价格便宜，勿需回收，可以大大降低制冷剂替代成本，节约能源，从根本上解决化合物对环境的污染问题，具有良好的经济性。
二氧化碳安全无毒、不可燃、不爆炸，具有良好的热稳定性，即使在高温下也不会分解出有害的气体，万一泄漏对人体、食品、生态都无损害。
二氧化碳具有与制冷循环和设备相适应的热物性。
分子量小，制冷能力大，0℃的单位制冷量比常规制冷剂高5～8倍，因而对于相同冷负荷的制冷系统，压缩机的尺寸可以明显减小，重量减轻，整个系统非常紧凑；润滑条件容易满足，对制冷系统常见材料无腐蚀，可以改善开启式压缩机的密封性能，减少泄漏。
二氧化碳黏度小，0℃时二氧化碳饱和液体的运动黏度只是NH3的5.2%、R12的23.8%，流体的流动阻力小，传热性能比CFC类制冷剂更好，可以改善全封闭制冷压缩机的散热。
二氧化碳临界压力较高（7.38MPa），因此其跨临界制冷循环的工作压力较传统的亚临界两相制冷循环的工作压力高得多，约为传统制冷工质CFC或HCFC 系统压力的６-８倍。
所以，制冷系统中工质流经的管二氧化碳制冷——双碳目标下制冷技术发展的最优路径产业聚焦Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｆｏｃｕｓ５３新沪屏蔽泵路系统必须经安全性分析。
但由于二氧化碳的单位容积制冷量约为常规制冷剂的5-8倍，系统所需的二氧化碳容积流量很小，而设备内气体的爆炸能量为压力与容积乘积的函数，所以虽然系统的工质压力高，但容积较小，其压力和容积的乘积与常规工质相差不大，设备内气体的爆炸能量增加的并不多。
以可靠性理论为依据，根据二氧化碳跨临界制冷系统管道可靠性的不同影响因素及其变化规律，对不同管材情况下的可靠性进行深入地研究与分析，得到的结论是：当管路系统的管外径给定时，只要合理地选择管材和管壁厚度，就能保证系统在给定压力下运行的可靠性和安全性，二氧化碳跨临界循环较高的运行压力是可以得到合理解决的。
二氧化碳可用于冷藏的原理
二氧化碳可用于冷藏的原理二氧化碳（CO2）是一种常见的化学物质，被广泛用于冷藏和制冷应用中。
其作为一种优质的制冷剂，主要依靠其物理性质和化学性质来实现冷藏的原理。
首先，二氧化碳具有较低的沸点和冰点。
在常压下，二氧化碳的沸点为-78.5摄氏度，冰点为-56.6摄氏度。
这意味着二氧化碳可以在非常低的温度下转变为气态或固态，具有较强的冷却效果。
这使得二氧化碳可以用于制冷冷藏场所，有效降低温度。
其次，二氧化碳具有较高的潜热值。
潜热是指物质在相变（如液态到气态）过程中吸收或释放的热量。
二氧化碳在液态转变为气态时，需要吸收大量的热能。
当二氧化碳液态注入到冷藏设备中，并接触到所需冷藏的物品时，它会从物品中吸收热量，进而使物品的温度下降，实现冷藏的目的。
此外，二氧化碳具有良好的热传导特性。
热传导是物质通过热量的传递来实现温度均衡的过程。
二氧化碳具有较高的热传导性能，可以迅速将从冷藏设备中吸收的热量传导到它周围的环境中。
这样一来，二氧化碳从物品中吸收的热量就能够快速传递，保持物品的低温状态。
此外，二氧化碳还具有不易燃烧和较低的毒性。
相比其他常见的制冷剂，如氯氟烃，二氧化碳的燃烧性和毒性要小得多，更加安全可靠。
这使得二氧化碳成为许多冷藏应用中的首选制冷剂。
最后，值得一提的是，二氧化碳是一种环保的制冷剂。
在大多数制冷剂中，氟利昂等化合物存在涉及臭氧层的破坏问题，对环境造成不可逆的损害。
然而，二氧化碳是一种天然存在的化合物，不会对臭氧层产生任何损害，因此被广泛认可为一种环保可持续的制冷选择。
总的来说，二氧化碳作为一种制冷剂，其冷藏的原理主要通过以下几个方面实现：低温属性、高潜热值、良好的热传导性能、不易燃烧和较低的毒性、以及环保性。
这些特性使得二氧化碳成为制冷冷藏行业中的重要组成部分，被广泛应用于超市、冷库、冷藏车辆、制冷设备等各个领域。
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。
丹佛斯 工业制冷氨和二氧化碳应用手册
丹佛斯工业制冷氨和二氧化碳应用手册《丹佛斯工业制冷氨和二氧化碳应用手册》——技术指南1. 引言在工业制冷领域，氨和二氧化碳一直被广泛应用于不同类型的制冷设备和系统中。
作为一种环保、高效的制冷介质，它们在制冷行业中扮演着重要的角色。
本文将从深度和广度的角度出发，探讨丹佛斯工业制冷氨和二氧化碳应用手册，帮助读者更好地理解和应用这些制冷技术。
2. 丹佛斯工业制冷氨和二氧化碳应用手册概述丹佛斯是一家专业从事制冷技术研发和生产的企业，其工业制冷氨和二氧化碳应用手册是一部全面介绍制冷技术的重要参考书籍。
该手册涵盖了氨和二氧化碳在工业制冷中的应用原理、设备选型、安装调试、运行维护等方面的知识，对于制冷领域的技术人员和工程师具有重要指导意义。
3. 深度探讨氨在工业制冷中的应用3.1 氨的物性和制冷性能氨是一种常用的制冷介质，其物性和制冷性能对于制冷系统的设计和运行具有重要影响。
手册中详细介绍了氨的物性参数，以及氨在不同工况下的制冷性能曲线，为使用氨制冷系统的工程师提供了重要的参考依据。
3.2 氨制冷系统的设备选型和制冷剂循环在氨制冷系统中，不同的设备类型和制冷剂循环方式会直接影响系统的性能和稳定性。
手册中对于氨制冷系统的设备选型与搭配、制冷剂循环原理等内容进行了详细的阐述，为工程师提供了实际操作的指导。
3.3 氨制冷系统的安装调试和运行维护氨制冷系统的安装调试和运行维护是保证系统长期稳定运行的关键环节。
手册中对于氨制冷系统的安装调试、运行维护和故障排查等方面进行了系统性的介绍，为工程师提供了实用的操作指南。
4. 广度探讨二氧化碳在工业制冷中的应用4.1 二氧化碳的物性和制冷性能作为一种环保的制冷介质，二氧化碳的物性和制冷性能备受关注。
手册中介绍了二氧化碳的物性参数和制冷性能曲线，为使用二氧化碳制冷系统的工程师提供了重要的参考数据。
4.2 二氧化碳制冷系统的设备选型和制冷剂循环与氨制冷系统相比，二氧化碳制冷系统的设备选型和制冷剂循环有着独特的特点。
C02制冷特性和应用分析
C02制冷特性和应用分析摘要：在保护环境和生产安全的双重压力下，二氧化碳作为一种天然工质，重新受到大家的重视。
对于CO2复叠式制冷系统和跨临界制冷系统的研究已经成为行业热点，越来越多的建设单位，在新建或者改建工程中，开始考虑使用CO2，尤其是在工业制冷、食品冷冻冷藏项目中。
CO2跨临界循环在汽车空调，热泵热水机和制冷空调上也逐步开始应用。
关键词：二氧化碳；复叠；跨临界；应用制冷技术在我们的生产生活中的作用不言而喻,目前制冷技术普遍使用的制冷剂主要是氟利昂和氨，氟利昂对大气臭氧层和全球变暖有不利影响，保护环境，实现氟利昂制冷剂的替代成为全世界共同关注的问题。
现在一种普遍的观点是使用自然工质。
氨作为自然工质，在制冷应用中表现出的良好特性有目共睹，但是氨制冷剂由于使用不当导致安全事故时有发生，各个地方对氨的使用、监督越来越严格。
在这种形势下，二氧化碳以其良好的环保特性、优良的传热特性和相当大的单位容积制冷量等优点，目前己被视作未来发展不可或缺的环保节能制冷剂。
1 二氧化碳热力学特性在常温常压下，二氧化碳是无色无味的气体，从对环境的影响来看，CO2 是除水和空气以外，与环境最为友善的制冷工质。
CO2的ODP=0，GWP 仅为1，比任何HFCs和HCFCs物质都小，如果是利用原本要排入大气中的CO2，则可以认为对全球变暖无影响。
CO2中碳元素已经处于最高化合价,即使在高温下也不会分解产生有害气体,具有非常稳定的化学性质；不传播火焰，安全无毒；汽化潜热大，相同制冷量时可以减少制冷剂的充注量；单位容积制冷量大，可以减小压缩机尺寸；0℃时其饱和液体的运动黏度只有氨的5.2%，这样可以提高它的流速，但压降不会太大；表面张力小，CO2的导热系数高，而且液体密度和蒸气密度的比值小，节流后各回路间制冷剂的分配比较均匀，改善传热效果，可以进一步减小部件和系统的尺寸和质量；易获取并且价格低廉，堪称为理想的天然制冷剂。
临界温度为31.1℃，因此能效低，临界压力为7.38MPa，这也成为CO2应用中最大的弊病，系统必须具备高承压能力、高可靠性等特点，继而导致系统的造价较高。
商用制冷应用的二氧化碳跨临界制冷系统开发
商用制冷应用的二氧化碳跨临界制冷系统开发摘要本文探讨了一种商用制冷应用的二氧化碳跨临界制冷系统的开发。
二氧化碳作为环境友好型的自然冷媒已经成功的应用于商用制冷领域,在多种复杂的场合发挥着重要的作用,其应用系统型式多样。
首先，本文对传统制冷系统的不足进行了简要介绍，并提出了采用二氧化碳跨临界制冷系统的优点。
随后，本文详细介绍了该系统的设计原理、工作流程和关键组成部分，包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀等。
然后，本文对该系统的性能和效果进行了分析和评估，实验结果表明该系统具有较高的制冷效率和环保性能。
最后，本文讨论了该系统的未来发展方向和展望，并总结出本文的研究结论。
通过本论文的研究，我们可以发现二氧化碳跨临界制冷系统是一种非常优秀的制冷系统，可以提高制冷效率和降低环境污染，具有广阔的应用前景和市场潜力。
本文介绍了CO2跨临界制冷循环系统研究发展过程,针对系统主要部件的研究及问题进行了分析,总结了CO2跨临界制冷循环系统在商用食品冷冻冷藏、汽车空调、热泵系统、人工冰场等领域应用研究现状,并且展望了CO2跨临界制冷循环系统的发展前景。
关键词：二氧化碳，跨临界制冷系统，商用制冷引言随着全球环境问题的日益严重和能源价格的不断攀升，制冷系统的节能和环保已经成为制冷技术发展的主要方向。
二氧化碳跨临界制冷系统是一种新型的高效、环保的制冷系统，其具有较高的热效率和较低的环境污染，已经成为了制冷技术领域的研究热点。
本文基于此，介绍了一种商用制冷应用的二氧化碳跨临界制冷系统，并对其进行了详细的设计、分析和实验研究。
一、基本原理二氧化碳跨临界制冷系统是一种基于二氧化碳的制冷技术，其原理基于二氧化碳在超临界状态下具有较高的压缩性、传热性和流动性能。
超临界状态是指当二氧化碳的压力和温度超过了其临界点（7.38 MPa和31.1℃）时，二氧化碳就处于超临界状态。
二氧化碳跨临界制冷系统的基本组成部分包括压缩机、换热器、膨胀阀和冷凝器等。
CO2／NH3复叠式制冷系统在美国大型冷库的应用实例
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（ ） ｏ 作 为 制 冷 剂 早 在 １６ 成 功 用 Ｃ） 一 ｃｓ ８６年 （ ２ 制 冷机制 取商 业用 冰 ， 发展 到 １３ ９０年 ， 世 界 ８ ％ 全 ０ 的轮船 采用 Ｃ ＇ ｏ 制冷 机 。后 因 Ｃ Ｃ Ｆ ｓ良好 的热 力 性
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球雀巢工厂的制冷系统做了检查 ， 并成功采用 Ｃ ０／ Ｎ３ － 复叠式制冷系统替代 Ｒ ３ １ 冷系统对法 国 Ｈ １Ｂ 制 Ｂａｖｉ大型冷库进行改造 ， ｅｕａ ｓ 改造后 ｃ ２ ０ 充灌量 为 ８ｏ０ ｇ氨为 １３ ｋ ， ， ｋ， ，ｏ ｇ系统在 一３ ￣蒸发温度时制 ６ Ｃ 冷量 为 １２ Ｋ ，Ｏ Ｗ。 对英 国一座大 型冻干工厂 Ｒ ２ ２ 配合双 级氟泵 再 循环 制冷 系统 采用 Ｃ ： Ｎ ３ 冷 系统 进 行 成 功 Ｏ／ Ｈ 制 的替代。在蒸发温度 一５ ｑ时制冷量 ２４０ Ｗ， ３Ｃ ， Ｋ 一 ０
自然制冷剂氨与二氧化碳
自然制冷剂氨与二氧化碳周子成【摘要】本文论述自然制冷剂氨与二氧化碳的性质,及其在冷库制冷中的应用,特别强调二氧化碳作为低温载冷剂的优点.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2013(032)001【总页数】6页(P31-36)【关键词】氨;二氧化碳;自然制冷剂;载冷剂【作者】周子成【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TB61+21 引言近年来,自然制冷剂二氧化碳 (CO2)在我国的应用逐渐增多,除了在二氧化碳热泵热水器和汽车空调领域外,在食品冷冻冷藏业也逐渐增多。
CO2一直被看作是一个适合于替代HFC应用于超市低温制冷装置的制冷剂,因为它具有高的容积制冷量、制冷剂充灌量比HFC低、制冷剂成本比HFC低。
预计实现CO2系统后,每年的平均电力消耗可节省25%。
由于节约能源,CO2系统提供了一个较短的投资回收周期,使食品零售商的较高安装成本能够在较短时期内回收。
世界上第一套冷库用NH3/CO2复叠式制冷系统是在1992年出现,安装在英国的Glasgow一家超市中,用于食品冷冻冷藏。
之后,在欧洲的英国、法国、德国、荷兰、瑞士等国,以及美国、日本和澳大利亚等国的冷冻冷藏业中的应用相继增多。
据统计,自1993年至2003年,在法国、英国、荷兰、德国、澳大利亚、挪威、美国等建立的NH3/CO2复叠式制冷系统已有10余套装置。
在我国,2012年大连正在建设中国的第一个采用NH3/CO2复叠式式制冷系统的冷藏物流基地,同一年,在山东省威海市也成功地安装了一套NH3/CO2复叠式制冷系统,上述设备均为螺杆式机组,由烟台冰轮集团与西安交通大学合作研发,烟台冰轮集团制造。
此外,许多外国在中国的食品零售商如乐购(Tesco)和家乐福,消费品牌如雀巢和可口可乐公司,都在中国的市场中增加他们采用CO2的制冷设备。
英国零售商乐购在中国北京、上海、嘉善和厦门开设的购物中心,均采用了NH3/CO2复叠式制冷装置;其中2013年1月10日在福建省厦门市开设的超市,是乐购在厦门购物商场的一部分;乐购商场占地约14408平方米,是在该地区最大的购物中心;通过一系列的节能技术,如NH3/CO2制冷系统和LED照明,使商场节省了高达25%的使用能源,每年减少122万千瓦小时的电力消耗,节省17 699吨碳排放量。
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
二氧化碳超临界制冷系统应用及前景
二氧化碳超临界制冷系统应用及前景摘要：随着蒙特利尔协议实行、世界范围内碳税交易落地，二氧化碳作为主要的控制对象，其应用将发生巨大变化，在制冷行业中，随着法规对温室效应、二氧化碳潜能值的要求越来越严格，二氧化碳作为现阶段环保、高效的制冷剂，将迎来非常可观的应用前景，本文开展超临界二氧化碳制冷系统不同技术组成及应用方向介绍，为二氧化碳制冷应用提供一定参考依据。
关键词：二氧化碳、超临界、闪蒸Carbon dioxide supercritical refrigeration system applications and prospectsZeng canfei， XXX XXXX XXX XXX Chen qiuyan,（The711ResearchInstituteofChinaShipbuildingIndustryCorporation）Abstract：With the implementation of the Montreal Protocol and the landing of carbon tax trading worldwide, the application of carbon dioxide as the main control object will change dramatically. In the refrigeration industry, with the increasingly stringent requirementsof regulations on the greenhouse effect and carbon dioxide potential, carbon dioxide as an environmentally friendly and efficientrefrigerant at this stage will usher in a very promising application prospect, and this paper carries out a supercritical carbon dioxide refrigeration system with different This paper carries out the introduction of different technical components and applicationdirections of supercritical carbon dioxide refrigeration systems to provide some reference basis for carbon dioxide refrigeration applications.Key words:Carbon dioxide, supercritical, flash steam1引言在环境污染不断加剧的严峻形势下，基于蒙特利尔公约等法规的实施，氟利昂制冷剂将逐步减少直到停止使用，制冷剂的GWP值将持续降低，而能效要求(MEPS最低能效标准)将不断提高。
co2制冷系统技术应用
CO2制冷系统技术应用的实际应用情况1. 应用背景随着人们对环境保护意识的增强和对气候变化的关注，对于低温制冷系统的需求也越来越大。
CO2制冷系统技术应用由于其环境友好、高效能等特点而受到广泛关注和应用。
CO2（二氧化碳）是一种天然的制冷剂，不会对大气臭氧层造成破坏，对全球变暖的贡献也非常低。
因此，CO2制冷系统被广泛应用于商业、工业和家用领域，特别是在超市、冷库、食品加工和制造业等领域。
2. 应用过程CO2制冷系统技术应用的过程主要包括制冷循环、传热和控制系统。
2.1 制冷循环CO2制冷系统的制冷循环与传统的制冷系统略有不同。
一般来说，CO2制冷系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组件。
首先，压缩机将低温、低压的CO2气体压缩成高温、高压的气体，然后将其送入冷凝器。
在冷凝器中，高温、高压的CO2气体通过传热与周围环境交换热量，冷凝成液体。
冷凝后的液体CO2通过膨胀阀进入蒸发器。
在蒸发器中，液体CO2经过膨胀阀的控制，压力急剧下降，从而使得其温度下降。
在蒸发器内部，液体CO2吸收外部热量，蒸发成气体。
同时，蒸发后的CO2气体通过传热与制冷对象（如食品、空气等）交换热量，从而使制冷对象的温度降低。
2.2 传热CO2制冷系统中的传热过程主要包括冷凝和蒸发过程。
在冷凝过程中，高温、高压的CO2气体通过冷凝器与周围环境进行传热，将热量释放到环境中，使CO2气体冷凝成液体。
在蒸发过程中，液体CO2通过膨胀阀进入蒸发器，在与制冷对象接触的同时，吸收制冷对象的热量，从而使得制冷对象的温度下降。
2.3 控制系统CO2制冷系统的控制系统是整个制冷系统的核心部分，主要用于控制制冷循环中的各个组件的运行。
控制系统可以根据制冷需求来调节压缩机的运行状态，以达到制冷效果的最佳状态。
同时，控制系统还可以监测冷凝器和蒸发器的工作状态，确保系统的稳定运行。
3. 应用效果CO2制冷系统技术应用具有以下几个主要的应用效果：3.1 环境友好CO2制冷系统使用CO2作为制冷剂，不会对大气臭氧层造成破坏，对全球变暖的贡献也非常低。
二氧化碳结合力20vol%
二氧化碳结合力20vol%二氧化碳的结合力被广泛应用于许多领域，包括工业生产、制冷技术和环境保护等。
其中，二氧化碳结合力20vol%作为一种常见的浓度参数，对于各行各业具有重要的意义。
本文将探讨二氧化碳结合力20vol%在不同领域的应用及其相关的技术特点。
第一部分：二氧化碳结合力20vol%在工业生产中的应用二氧化碳结合力20vol%在工业生产中扮演着重要的角色。
首先，它常被用作一种化学反应的媒介。
二氧化碳作为一种无色、无味、无毒的气体，可以很方便地与其他物质发生反应，并且在反应中起到调节温度和压力的作用，使化学反应更加稳定和高效。
其次，二氧化碳结合力20vol%还被广泛应用于激光切割和焊接等工艺中。
由于二氧化碳能够吸收和散发光能，因此在激光设备中常用二氧化碳作为激光介质，通过调节二氧化碳的浓度来控制激光束的强度和温度，从而实现精确的切割和焊接。
第二部分：二氧化碳结合力20vol%在制冷技术中的应用二氧化碳结合力20vol%在制冷技术中具有广泛的应用前景。
首先，二氧化碳被广泛用于制冷剂替代物的研发。
传统的制冷剂，如氟利昂和氨，对环境造成严重的污染。
而二氧化碳作为一种天然的制冷剂，在温室效应和臭氧层破坏方面没有负面影响，成为了制冷技术的理想替代品。
其次，二氧化碳结合力20vol%在超级市场和冷藏库等场所的制冷系统中得到了广泛应用。
二氧化碳具有较高的制冷效果和较低的运行成本，尤其适用于大规模的制冷设备，能够满足商业和工业领域的需求。
第三部分：二氧化碳结合力20vol%在环境保护中的应用二氧化碳结合力20vol%在环境保护中扮演着重要的角色。
首先，二氧化碳可以作为一种有效的吸附剂，用于处理工业废气和排放源的尾气。
二氧化碳结合力20vol%可以高效地吸附和分离二氧化碳以及其他有害气体，从而减少对环境的污染。
其次，二氧化碳结合力20vol%也被应用于煤炭、石油等能源领域的碳捕集和封存技术中。
通过将二氧化碳结合力20vol%注入地下层，可以将二氧化碳永久地储存起来，以避免其进一步渗透到大气中，减缓温室效应和气候变化。
低温冷库制冷领域使用CO_2作为制冷剂的应用概述_杨栋
应用与分析低温冷库制冷领域使用CO2作为制冷剂的应用概述杨栋陈汝东(同济大学上海200092)=摘要>对天然制冷工质CO2(R744)应用于低温大容量制冷工况下的循环形式进行了叙述,在给定工况下进行了循环性能计算,并与传统工质进行了比较。
指出CO2跨临界循环与传统制冷剂循环相比有明显优势,适合应用于低温冷库工况。
=关键词>二氧化碳低温冷库S umm a ry o f a pp lica tion o fCO2a s re frige ra n t in low te m pe ra t u reco ld s torage re frige ra tion sys te m=Ab stract> The refr i ge ratio n cyc l e of natua l refr i geran t CO2applyi ng to l o w te mperature l a rge capacity cold storage was descri bed.A fter ca l culati ng t he cyc l e perfor m ance at a gi ven cond iti on and co mparing with trad iti ona l re frigerant the CO2trans-critica l cyc le has d i sti nct advantage and is m ore su itab l e to be used i n lo w te m pe ra t ure col d storage refr i ge ratio n syste m as co m pari ng w it h trad iti onal re fr i gerati on cycle.=K eywords> CO2,lo w te m perature m,col d storage0引言制冷剂更新替代问题已经成为世界性问题。
二氧化碳制冷
2002年~2006年日本CO2热泵热水器市场销量
• 亚临界CO2复叠式冷柜冷库
NH3／CO2复叠式制冷循环T-S图
• CO2环路可达到-45～50℃ 的低温，而且通 过干冰起粉末作用可降低到-80℃。
结语
• 二氧化碳作为一种自然制冷剂，具有优良 的环保性能，可以从根本上解决制冷系统 替代工质问题。国内外对二氧化碳跨临界 制冷循环系统投入了大量的研究，应用研 究日趋成熟，逐步向商业化应用发展。 • 我相信CO2制冷在未来会有很好的的发展前 景。
跨临界CO2循环流程图
跨临界CO2制冷循环的特点：
• 冷却器出口温度tk>tc，冷却压力pk>pc，高压 侧温度和压力相互独立，使CO2跨临界制冷 系统多了一个自由度或可控参数。 • 采用回热。 • 点e处于两相区或饱和蒸气线上。
• 3 CO2超临界循环（Supercritical Cycle）
六、CO2制冷装置
• 跨临界CO2汽车空调 Benz Benz公司现已开始生产装备CO2汽车空调系统 CO 的轿车，Konvecta公司生产的以CO2为工质 的空调公交车已运行数年
• 跨临界CO2热泵 CO2热泵热水器的吸热过程在亚临界条件下进 行，换热主要依靠潜热来完成；而冷凝过 程则是在超过临界点的区域内进行，放热 依靠显热来完成，是一个伴随有较大温度 滑移的变温过程。这正好可与水加热时的 温升相匹配，自然可减少高压侧不可逆传 热引起的能量损失，既可满足用户的需要 又能有效提高系统的性能，因此CO2热泵热 水器较早地引起了人们的重视。
四、CO2压缩机
• • • •11. 0MPa CO2压缩机压缩比为2.5～3.5 CO2压缩机吸排气压差可达5～8MPa
• • • • • • • •
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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。
由于当时的技术水平比较差，C O2较低的临界温度（31.1℃）和较高的临界压力(7.37MP a)，使得C O2系统的效率较低。
加上其冷凝器的冷却介质多采用温度较低的地下水或海水，基本属于亚临界循环。
当水温较高时（如热带海洋上行驶的轮船其冷却水的温度可接近30℃），其制冷效率会更加下降。
所以C O2制冷技术并没有进一步开发运用于汽车空调、热泵等。
1931年，以R12为代表的C F C s制冷剂一经开发，便以其无毒、不可燃、不爆炸、无刺激性、适中的压力和较高的制冷效率，很快取代了C O2在安全制冷剂方面的位置，C O2逐渐不再被作为制冷剂使用。
C O2制冷剂的再受重视由于C F C s对于臭氧层和大气变暖的不利影响，保护环境，实现C F C s替代成为全世界共同关注的问题。
从1985年的《保护臭氧层的维也纳公约》到1987年的《蒙特利尔议定书》，以及1990年伦敦会议和1992年哥本哈根会议对蒙特利尔议定书的修正，世界范围内的C F C s替代进程在不断加快。
1991年6月，我国在修改的《蒙特利尔议定书》上签字，成为缔约国之一。
1992年5~7月编制了“中国消耗臭氧层物逐步淘汰国家方案”，并于1993年1月经国务院批准。
这样按国家方案，逐步淘汰消耗臭氧层物质已经成为一项国际责任。
C F C s替代的首要原因是因为它们破坏臭氧层，因此新的替代工质必须对于臭氧层没有破坏。
HF C类工质，因为对于臭氧层没有破坏力，成为替代C F C s的重要工质。
特别是HF C134a作为C F C12的替代物已被大规模生产与应用。
HF C s虽然不破坏臭氧层，但它们化学性稳定，释放后能够积累，这最终导致明显的温室效应。
虽然人们可以努力合成性能更佳的工质，但由于制冷剂的使用量非常大，最终将不可避免地有相当部分泄漏到大气中去。
任何大量人工合成物质排放到自然界中，都会对于环境造成影响，因此现在一种普遍的观点是采用自然工质。
前国际制冷学会主席，挪威的G L o r e n t z e n在1989~1994年大力提倡使用自然工质[2,3]，特别是对于C O2的研究与推广应用上起了很好的带头作用。
从此C O2制冷装置的研究与应用又一次成为在全球范围内受重视的热点。
二、C O2制冷剂的性质C O2（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7.372Mp a，临界温度31.1℃。
0℃时的容积制冷量5398K c a l/m³，ODP为0，G WP为1。
（一）C O2制冷剂具有的主要优势1、环境友好性。
C O2是天然物质，ODP=0（臭氧层潜能值为0），G WP=1（全球气候变暖潜能值为1）。
对大气臭氧层没有破坏作用，可以减少全球温室效应。
2、无毒、不燃。
C O2安全无毒、不可燃，并具有良好的热稳定性，即使在高温下也不会分解出有害的气体。
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。
6、传热性能和流动性能好。
C O2黏度小，流体的流动阻力小，传热性能比C F C类制冷剂好。
（二）C O2制冷剂存在的主要缺点1、运行压力高。
C O2临界压力7.38MP a，C O2跨临界制冷循环的工作压力最高可达到10MP a约为传统制冷工质C F C或HC F C系统压力的６～８倍。
2、管材、管件、阀门高要求。
在大、中型制冷系统中通过控制C O2制冷剂的含水量，采用以碳钢为主的管道材料，使系统综合成本最低。
如果不控制含水量，C O2制冷设备和管道都需要采用不锈钢或铜材防腐，导致造价升高。
系统高压力对管材、管件、阀门提出更高要求，成本也更大。
此外管道若采用不锈钢或16Mn r，不锈钢焊口需经过处理，否则容易腐蚀，16Mn r焊接后需经过热处理，在中国现有条件下，现场没法进行处理，如果出现问题，危险性更大。
中国没有这方面的规范和部门对此进行检验，检验标准生产厂家按自己厂家的标准执行。
3、水的影响。
C O2系统中如果有水分，不但会造成冰堵，C O2和水反应生产碳酸，对系统造成腐蚀。
通常在系统中增加干燥过滤器，经常更换干燥过滤器，但在如此高的压力下，更换过滤器，对设备管理人员提出了更高的要求。
4、临界温度低。
C O2的临界温度是31.1℃，在传统的C O2亚临界循环下要求冷凝温度低于31.1℃，这也使循环过程很接近临界点，导致相变过程线较短，使得循环的单位制冷量小，C OP(制冷效率)低。
5、C O2冲霜的问题。
如果采用电融霜，运行费用非常高；采用水融霜，融霜时间长，并且冷库地面会出现冻冰现象。
通常采用工质融霜。
C O2制冷压缩机组工作范围-5℃~-10℃，压缩机设计压力在35k g f，而融霜温度在10℃左右，需增加进口压缩机进行融霜，设计压力在50k g f~60k g f，融霜压缩机组都是进口，如果出现故障，现场很难处理，维修周期非常长。
6、停电时C O2系统压力升高。
由于C O2常温下压力过高，系统停止运行时，需开启辅助制冷系统保持系统压力升高，辅助制冷系统需配置专用发电机组，并且都要有备用，时刻保证辅助制冷系统和专用发电机组都在良好的工作状态，平时不使用，一旦制冷系统停止运行，必须保证辅助制冷系统可靠运行，辅助制冷压缩机采用进口，维修麻烦。
7、C O2的危险性。
直接存在于人类的呼吸过程中，3%(30,000p p m)导致呼吸加重(+100%)，5%（50,000p p m）导致麻醉，10%(100,000p p m)导致昏迷，>30%立即导致由于浓度过高而引起的死亡！大气中C O2和O2的浓度比为1:700。
O2浓度下降1-5%不会引起致命的危害。
C O2浓度上升1-5%是致命的，需要设置类似于N H3那样明显的警示标志以便使现场受过训练的工作人员能够随时意识到可能存在的安全性问题。
8、操作维护。
C O2制冷系统同R22制冷系统一样，系统很难回油，完全靠人工操作进行系统回油，在如此高的压力和复杂的系统下，对设备操作人员技术水平提出非常高的要求。
该系统有制冷压缩机组、融霜压缩机组和辅助制冷系统，各压缩机组都不能出现故障，对设备维护人员要求很高的技术水平。
系统压力非常高，运行补充C O2和冷冻油，更换阀门、安全阀等，都要求有非常专业的设备维护人员。
三、C O2与N H3或氟利昂复叠式制冷系统C O2的临界温度与临界压力决定了该制冷剂不适应单一制冷系统独立运行，必须用复叠制冷方式来实现制冷循环。
由于C O2的标准沸点低，用复叠式制冷可以实现更低的温度。
根据不同的库温要求，一种制冷剂单一制冷系统能够达到所需的温度，尽量不选用复叠制冷方式，除非食品加工及贮存确实需要更低的温度或者加工场所受国家新规范制约的情况下才选用。
因为C O2复叠式制冷系统是靠二套独立的制冷系统，将C O2侧低温系统所吸收的热量，通过其冷凝器传递给另一制冷系统的蒸发器，然后再由高温侧的制冷系统的冷凝器将热量释放到水与空气中，这种以二套独立制冷装置，热量传递通过接力形式来完成，其能耗与单一制冷系统相比要大得多。
【N H3用作高温段制冷剂，C O2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N H3循环是常规的制冷循环，N H3在‘冷凝蒸发器’中蒸发，将高温C O2气体冷凝（通俗地说N H3系统相当于C O2的冷却塔）。
在‘冷凝蒸发器’中，冷凝后的C O2通过循环泵送到C O2蒸发器。
经过蒸发器后的气态C O2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：N H3双级配搭N H3/C O2载冷N H3/C O2复叠二氧化碳制氟利昂制冷制冷剂制冷制冷冷最高工作压不高于15不高于2030~40140不高于20力(B a r)N H3：ODP=0，C O2：C O2：C O2:R507A:环保ODP=0,G WP=ODP=0,G WP=ODP=0，ODP=0;G WP=0，环保11G WP=1，环保G WP=330N H3：ODP=0，N H3：ODP=0，G WP=0，环保G WP=0，环保安全保护措针对N H3针对N H3和针对N H3和针对C O2R507A 施C O2两种保护C O2两种保护自动化程度全自动，非常全自动，相对全自动，繁琐系统复杂全自动，非常成熟简单成熟操作安全性简单相对复杂一些较复杂复杂简单根据负荷变化根据负荷变化根据负荷变系统运行的自由选择运行运行负荷变化化自由选择自由选择运行自动匹配负对其系统有影稳定性及灵台数及能级，台数及能级，运行台数及响，运行不稳荷量实际运行效率活性实际运行效率定能级，实际运高较高行效率较高工作压力低工作压力低工作压力高压力非常高，工作压力低泄露风险有泄漏风险泄露风险低泄露风险低泄露风险低泄露风险高当低温段有当低温段C O2当低温段C O2侧有水分侧有水分存在C O2侧有水腐蚀性腐蚀性低存在时，会产时，会产生强分存在时，会腐蚀性低生强酸性的羟酸性的羟基产生强酸性基酸，产生内酸，产生内腐的羟基酸，产腐蚀蚀生内腐蚀相关规范国内现已非常国内现无相关国内现无相关国内现无相国内现已非健全规范规范关规范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，且可集较小，且可集无无中在机房中在机房2、经济性方面：N H3双级配搭N H3/C O2载冷N H3/C O2复叠二氧化碳制氟利昂剂冷适用蒸发＞-33.4℃-30~0℃-52℃~-30℃-10℃~+80℃＞-46.7℃温度℃（R507A)N H3和C O2C O2跨临界压氟利昂压缩压缩机仅N H3压缩机仅N H3压缩机缩机+C O2亚机两种压缩机临界压缩机C OP(10 0无法运行与制冷剂种2.181.751.92%)@-40℃类有关1.66@-20℃超低效运行，C OP(10 0因为中间温度3.3存在风险/无2.36与制冷剂种%)@-10℃为-10℃左右，法运行类有关温差太小C O2侧：C O2侧：16Mn R或30416Mn R和304管道材质20#钢不锈钢不锈钢16Mn R或304铜、20#钢不锈钢N H3侧：20#N H3侧：20#钢钢初投资(以高约工况不一致与具体配置氨系统为1高约5~10%15%~20%所以不推荐有关1计算)运行费用最低较高偏高运行费用高一般维护保养低略高较高维护成本高低费用操作灵活简单适中繁琐复杂简单性蒸发器可全工质融霜一般采用水冲水冲霜或工质水冲霜或工质工质融霜、融霜(工质融霜融霜(工质融霜电热融霜、霜冲霜方式或混合冲霜压力较高)压力较高)水冲霜。