一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统及方法

技术领域

本发明属于制冷及热泵技术领域，涉及一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统及方法。

背景技术

在全球臭氧层保护已经初见成效之后，强温室效应气体的管控和削减成为了制冷行业技术转型的主要内容，在此背景下，作为一种纯天然工质，CO

虽然考虑到环保性、经济性等方面，跨临界CO

发明内容

本发明的目的在于提供一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统及方法，在常规跨临界CO

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统，包括：回热器、电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器、辅助气体冷却器、集气器、缩放式微通道换热器和离心叶轮；

回热器的低压出口通过等温压缩吸气管与离心叶轮的中心进口相连，离心叶轮的周向出口与若干个缩放式微通道换热器进口相连，缩放式微通道换热器出口与集气器进口相连，集气器出口通过等温压缩排气管与辅助气体冷却器进口相连，辅助气体冷却器出口与回热器高压进口相连；回热器的高压出口通过电子膨胀阀连接蒸发器的入口，蒸发器的出口连接气液分离器的入口；气液分离器的气体出口连接回热器的低压进口。

本发明进一步的改进在于：蒸发器自带轴流风机，蒸发器的轴流风机带动的空气流道为蒸发器翅片管之间的间隙。

本发明进一步的改进在于：辅助气体冷却器与等温压缩机内的缩放式微通道换热器共同配备一个轴流风机，辅助气体冷却器内风道为翅片管之间的间隙，而缩放式微通道换热器内风道为微通道翅片间的间隙。

本发明进一步的改进在于：辅助气体冷却器内风道与缩放式微通道换热器内风道之间设置风道通过风阀。

本发明进一步的改进在于：风阀处于全部关闭模式，完全切断缩放式微通道换热器翅片间的空气流道；低压CO

本发明进一步的改进在于：风阀处于全部打开模式，缩放式微通道换热器翅片间的空气流道完全开放；低压CO

一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环方法，包括：

低压CO

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1、创新性的提出了采用近等温压缩过程代替传统的近等熵压缩过程，在不减少循环制冷量的前提下，显著减少了跨临界CO

2、创造性地将等温压缩过程由传统的容积式压缩机转变成为离心叶轮加缩放式微通道流道的形式，通过动能与压力能之间的转换，巧妙地使CO

3、创造性的提出了等温压缩式跨临界CO

4、创造性的提出了等温压缩式跨临界CO

5、创造性的提出了等温压缩式跨临界CO

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统的结构示意图；

图2为微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统的T-S图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

实施例1

请参阅图1所示，本发明一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环系统，包括：回热器1、电子膨胀阀2、蒸发器3、气液分离器4、轴流风机5、辅助气体冷却器6、风阀7、集气器8、缩放式微通道换热器9和离心叶轮10。

本发明中，回热器1的低压出口通过等温压缩吸气管与离心叶轮10的中心进口相连，离心叶轮10的周向出口与若干个缩放式微通道换热器9进口相连，缩放式微通道换热器9出口与集气器8进口相连，集气器8出口通过等温压缩排气管与辅助气体冷却器6进口相连，辅助气体冷却器6出口与回热器1高压进口相连；回热器1的高压出口通过电子膨胀阀2连接蒸发器3的入口，蒸发器3的出口连接气液分离器4的入口；气液分离器4的气体出口连接回热器1的低压进口。

实施例2

本发明循环系统中，蒸发器3自带轴流风机，蒸发器轴流风机带动的空气流道为蒸发器3 翅片管之间的间隙，而辅助气体冷却器6与等温压缩机内的缩放式微通道换热器9共同配备一个轴流风机5，辅助气体冷却器6内风道为翅片管之间的间隙，而缩放式微通道换热器9内风道为微通道翅片间的间隙；辅助气体冷却器6内风道与缩放式微通道换热器9内风道之间设置风道通过风阀7；缩放式微通道换热器9内风道通过风阀7实现风量的无级调节。

实施例3

本发明循环系统中，低压CO

本发明一种微通道近等温压缩式跨临界二氧化碳循环方法，由于缩放式微通道换热器9在实际应用中存在换热温差，无法将管内CO

本发明循环系统中存在以下主要性能指标：制冷量、制热量、压缩机功耗、总功耗、制冷能效比、制热能效比、等温压缩效率，以上性能指标的计算方法如下：

等温压缩过程功耗W

其中吸排气状态参数，可由温度与压力传感器直接读取；而压缩因子Z

等温压缩式跨临界CO

等温压缩式跨临界CO

等温压缩式跨临界CO

等温压缩式跨临界CO

等温压缩式跨临界CO

等温压缩式跨临界CO

其中，

实施例4

本发明循环系统，在特定工况条件下，必然存在一个最优的排气压力，使得该排气压力下循环的制冷、制热能效比最大，而当排气压力高于或者低于这个最优值时，都会使循环的制冷、制热能效比减小，同时，该最优排气压力显著受到工况条件的影响因而在不同运行条件下呈现出截然不同的取值，该最优排气压力的预测方法将依据等温压缩机吸气、离心叶轮出口、辅助气体冷却器出口的制冷剂温度、压力参数，及等温压缩效率为自变量来确定，通过控制变量法，结合实际样机配置情况，本公式的具体形式可基于有限次试验来充分确定：

P

实施例5

本发明循环系统，可以实现由普通制冷模式向强效制热模式的切换，当循环需要在一定工况下实现强效制热模式时，风阀7调整至全部关闭模式，完全切断缩放式微通道换热器9翅片间的空气流道，在此条件下，低压CO

实施例6

本发明循环系统，为保证等温压缩机在不同模式、不同工况等任何吸气状态下均能使CO

n

其中，η

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。