CO2高压螺杆压缩机

CO2高压螺杆压缩机 性能实验研究
赵兆瑞，高磊，于志强，邢子文
西安交通大学能源动力与工程学院 烟台冰轮集团 2015年11月

主要内容 CONTENTS
1. 引言 2. CO2高压螺杆压缩机及其系统 3. 测试系统简介 4. 结果与讨论 5. 结论

1. 引言
CO2工质优点： 环保自然工质 传热传质性能好 单位制冷量大 CO2高压螺杆压缩机优势： 零部件少，稳定性高 容量较大 承压能力较强 较为适应冷库冷链行业的应用场合

1. 引言
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高工作压力，运动部件承载能力 机体抗变形能力
3
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大压差小压比，内泄露影响大 压缩机体积小，加工难度大 绝热指数高
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CO2工质对压 缩机的要求
5

1. 引言
本文研究内容
亚临界CO2循环特点 双螺杆高压压缩机方案 系统 实验 分析 工况对压缩机性能、稳定性、 系统COP的影响 高压CO2双螺杆压缩机实验研究

2. CO2高压螺杆压缩机及其系统
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低工作温度制冷系统
2
复叠制冷系统低温级
CO2亚临界系统 应用场合
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低蒸发温度工况，取代CO2载冷系统

2. CO2高压螺杆压缩机及其系统
低蒸发温度系统 安全性 高效
CO2复叠制冷系统

2. CO2高压螺杆压缩机及其系统
系统COP计算流程
CO2系统的COP=蒸发器吸热量/CO2压缩机耗 功 CO2压缩机耗功=通过进出口焓差/压缩 机绝热效率
CO2蒸发器吸热量=蒸发器进出口焓差
压缩机进出口状况通过物性关系查得
复叠制冷系统p-h图
h1 = f (Teav , psuc )
h2 = f ( pdis , S suc )

2. CO2高压螺杆压缩机及其系统
CO2压缩机的最高允许吸气压力应 不 小 于 -20℃ 对 应 的 饱 和 压 力 1.97MPa CO2压缩机 承压能力要求 最高允许CO2排气压力不应低于6 ℃ 对应的饱和压力4.07MPa

3.测试系统简介
被测机型： 烟台冰轮RCH系列 16S高压双螺杆压缩机 测试工况范围： 冷凝温度-15至15℃ 蒸发温度-54至-18℃
测试实验系统

3.测试系统简介
测试内容
油冷却器负荷测试 功耗与绝热 效率测试 运转稳定性及 振动噪声测试 极限工况测试 输气量与容 积效率测试

4.结果与讨论
（1） 输气量与容积效率 容积效率随蒸发温度的上升而近乎线 性的增加 冷凝温度的降低同样会使其线性提高 在小压差工况时，容积效率为90% 而在大压差工况，仅为67%左右。
容积效率随蒸发/冷凝温度的变化

4.结果与讨论
（2） 功耗与绝热效率 绝热效率随蒸发温度的升高而先升高后降低 绝热效率随冷凝温度的升高而先升高后降低 最佳蒸发温度为-45至-30℃，最佳冷凝温度 为-10至0℃ 绝热效率变化范围为46%-75% 压缩机欠/过压缩引起极值变化
绝热效率随蒸发/冷凝温度的变化

4.结果与讨论
（3） 油冷却器负荷 随蒸发温度的升高而近乎线性降低 随冷凝温度的升高而近乎线性升高 油冷负荷变化范围为27-170L/min 理论耗功降低，绝热效率升高，压缩 机发热量减少，油冷负荷降低
油冷负荷随蒸发/冷凝温度的变化

4.结果与讨论
（4） 制冷量与系统COP 随冷凝温度降低/蒸发温度升高， COP呈指数状上涨 制冷系统COP基本可达2以上，在40℃以上蒸发温度可达3以上 理论COP上升与压缩机效率的大幅上 升共同作用 系统COP随蒸发温度的变化

5.结论
CO2双螺杆压缩机高效稳定，保障CO2亚制冷循环， 应用在冷库用复叠制冷系统 容积效率随压缩机压比与压差的增大而减小， 且变化趋势近乎线性，变化范围0.67-0.9；而绝 热效率则先升后降，自0.46至0.75 油冷负荷随着压比与压差的增大而显著增加， 3 变化范围为27-170L/min 系统COP随工况剧烈变化，在-40℃以上蒸发温度中 4 可达3
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本文结论

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数据与信息中心
2015年11月