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应用能源技术
2010年第11期（总第155期）
CO，跨临界制冷循环理论分析
张雪东
（华北电力大学，河北保定071003）
摘要：以热力学理论为基础，对CO，跨临界制冷循环的压缩过程、放热过程、膨胀过程和
吸热过程分别进行了分析，为CO，跨临界制冷系统的研究提供了理论参考。
关键词：CO,跨临界循环；压缩机；放热；膨胀；吸热
中图分类号：TV83.4文献标志码：B文章编号：1009-3230(2010)11-0050-04
TheoreticalAnalysisonCO,TranscriticalCycle
ZHANC Xue-dong
(North China Electric PowerUniversity,Baoding071003,China)
Abstract: Based on the thermodynamics, the compression process, heat rejection process, expansion process and heat absorbing process of CO, transcritical cycle are respectively analyzed. Thus, the paper provides theoretical reference for study of CO, transcritical cycle system.
Key words: CO, transcritical cycle; Compressor; Heat rejection; Expansion; Heat absorbing
0前言
由于制冷工质氯氟烃CFCs已被禁用，因此寻求合适的CFCs替代物，并研究相应的制冷循环技术，已成为世界各国制冷业界争夺未来市场的战略基点。在CFCs替代物问题上,存在的一种观点是采用生物圈中固有的而对环境不起破坏作用的物质作为制冷剂，即所谓的天然制冷剂。在-50~10℃的制冷范围内，这类制冷剂有氨、丙烷（及其与其它烃类的混合物）和二氧化碳。
关于将氨和烃类作为制冷剂的制冷系统，已做了大量的研究与开发工作，商品化的制冷设备也很多。用CO，作为制冷剂的制冷系统，挪威工学院的Pettersen J.和LorentzenG.[]已在以跨临界循环方式工作的汽车空调器专利技术中提出。样机试验结果表明，其实际的性能系数COP与以 CFC12和HFC134a为制冷剂的空调器的COP相当，甚基至略高，而系统的体积、重量基本与CFC12 系统相当。文中从压缩过程、放热过程、膨胀过程
收赛日期：201008-10
修订日期：2010-09-11
作者篇介：张雪东（1977-），男，碳士，讲师，主要从事制冷
与空调研究。
万方数据
和吸热过程对CO，跨临界制冷循环进行了理论分析。
CO,跨临界制冷循环 1
1.1CO,压缩机工作特点
目前开发的CO，压缩机样机测试数据显示，其压缩机的吸人口压力已达3.54.0MPa，而其出口压力高达8.0~11.0MPa，是传统工质工作压力的5~10倍(2)。图1为CO，理论循环过程的T-S图，从图中可知，在超临界压力区并无双相区域存在，压力与温度为相互独立的变量。
在跨临界循环中，虽然CO，压缩机的工作压力高于一般工质的工作压力，但前者的压缩比为 2.7~3，低于一般工质压缩的压缩比。由于CO，压缩比小，在相同的压缩腔内，比普通工质提前达到所需压力，因此对于适合大压力比的压缩机需重新考虑结构设计，如吸排气阀的设计，并由此带来的余隙容积的影响。挪威所提出的一篇针对汽车用涡旋式压缩机研究论文指出，与R134a压缩机比较，在相同的转速与容积效率下，CO，涡旋式压缩机的压缩内容积仅约为R134a的25%，压缩机的大小可以减少许多，CO，压缩机的效率可提高。CO，压缩机的进排气压力差为58MPa，在