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1、现代制冷与空调技术现代制冷与空调技术 642080702004 热能工程 万龙一、膨胀机二、微通道换热器三、制冷剂的替代一、一、膨胀机空调制冷系统用膨胀机代替节流阀并回收膨胀功，在制冷原理空调制冷系统用膨胀机代替节流阀并回收膨胀功，在制冷原理早有探讨，但在技术上不易实现早有探讨，但在技术上不易实现1,2,3,4,5：气液两相流膨胀机难于设计；气液两相流膨胀机难于设计；在加上卤代烃等常规制冷工质的膨胀比大在加上卤代烃等常规制冷工质的膨胀比大(20-40)，在膨胀机，在膨胀机的形式上难于实现；的形式上难于实现；应用膨胀机在经济上是否合算等问题应用膨胀机在经济上是否合算等问题 在蒸汽压缩制冷系统中，
2、节流过程会产生出一种不可逆能量损在蒸汽压缩制冷系统中，节流过程会产生出一种不可逆能量损失，若使用膨胀机代替节流阀，则可有效降低节流损失和压缩机功失，若使用膨胀机代替节流阀，则可有效降低节流损失和压缩机功耗，增加系统的制冷量，从而提高系统性能耗，增加系统的制冷量，从而提高系统性能(用制冷系数用制冷系数COP表示表示)2。蒸发温度，蒸发温度，冷却出口温冷却出口温度度T3，CO2节流阀循节流阀循环环COP值值CO2理想膨胀理想膨胀机循环机循环COP值值R134a循环循环COP值值R22循环循环COP值值7.2383749 6911 4888 5105403373 6408 4751 49534230
3、74 5943 461748070382999 5440 3728 3969402737 5097 3629 3863422512 4803 35303742CO2节流阀和膨胀机循环与节流阀和膨胀机循环与R134a循环、循环、R22循环的对比循环的对比22.CO2膨胀机形式比较（1）滚动活塞膨胀机）滚动活塞膨胀机 形式简单，活动部件少，形式简单，活动部件少，加工非常容易。加工非常容易。（2）滑片膨胀机）滑片膨胀机 滑片式膨胀机在空气制冷中得到应用，其工质为干空气与水蒸汽的滑片式膨胀机在空气制冷中得到应用，其工质为干空气与水蒸汽的混合物，已有用于混合物，已有用于HFCs工质的滑片膨胀机的研究。工
4、质的滑片膨胀机的研究。（3）往复活塞膨胀机）往复活塞膨胀机 往复活塞膨胀机在空气分离系统中出现比较早。往复活塞膨胀机在空气分离系统中出现比较早。1907年，德国人年，德国人海兰德利用高压活塞膨胀机制取液氧。海兰德利用高压活塞膨胀机制取液氧。（4）涡旋膨胀机）涡旋膨胀机 涡旋膨胀机结构简单。体积小，重量轻，振动小。涡旋膨胀机结构简单。体积小，重量轻，振动小。（5）螺杆膨胀机）螺杆膨胀机（6）透平膨胀机）透平膨胀机3.HFCs制冷系统滑片膨胀机在常用的在常用的HFCs(HFC134A、HFC410A、HFC407C等等)制冷系统中，制冷系统中，膨胀机的研究相对较少。夏春礼等膨胀机的研究相对较少。夏
5、春礼等2提出了一种速度型膨胀机提出了一种速度型膨胀机培尔顿膨胀机的应用。培尔顿膨胀机的应用。单工作腔滑片膨胀机样机结构及工作原理 从从2005年年Johnson Controls第一次开始将其用于商用制冷空第一次开始将其用于商用制冷空调系统起，微通道换热器在制冷空调行业中作为冷凝器使用取得了调系统起，微通道换热器在制冷空调行业中作为冷凝器使用取得了长足的发展，然而，微通道换热器用作制冷系统蒸发器或用于热泵长足的发展，然而，微通道换热器用作制冷系统蒸发器或用于热泵系统，目前尚未取得突破性的进展，存在如下几个关键问题有待解：系统，目前尚未取得突破性的进展，存在如下几个关键问题有待解：（1）制冷剂分
6、配（）制冷剂分配（“干蒸干蒸”与与“供液过多供液过多”现象在换热器各换热现象在换热器各换热管间非常普遍）管间非常普遍）（2）凝结水（换热器表面的凝结水不易排除）凝结水（换热器表面的凝结水不易排除）（3）结霜（，在首次结霜，即换热器表面还相对较干燥时，）结霜（，在首次结霜，即换热器表面还相对较干燥时，其结霜速度为普通铜管铝翅片换热器的其结霜速度为普通铜管铝翅片换热器的125倍）倍）微通道换热器的发展趋势：微通道换热器的发展趋势：（1）传热性能）传热性能 翅片的优化翅片的优化 换热器的布置换热器的布置 扁管扁管 回路设置回路设置 集流管的设计集流管的设计（2）材料）材料 CO2，由于无毒，无污染，
7、由于无毒，无污染，被认为是最具发展潜力的自然工被认为是最具发展潜力的自然工质。但由于质。但由于C02临界点低临界点低(31.1，7328 MPa)，CO2作为制冷作为制冷剂在空调工况适宜采用跨临界循环，剂在空调工况适宜采用跨临界循环，而而CO2跨临界循环节流损失跨临界循环节流损失非常大，在相同当量冷凝温度情况下，非常大，在相同当量冷凝温度情况下，CO2循环的效率比常规工循环的效率比常规工质低质低2030。但。但CO2跨临界循环的容积膨胀比是跨临界循环的容积膨胀比是24，回收回收的膨胀功约占压缩功的的膨胀功约占压缩功的25 30。水作为自然工质，热稳定性好，具有氟利昂工质无法比拟的环保水作为自然
8、工质，热稳定性好，具有氟利昂工质无法比拟的环保优势。为此，根据水喷射制冷系统的实际应用经验以及车载空调系统优势。为此，根据水喷射制冷系统的实际应用经验以及车载空调系统的特性，提出一种以水为工质、使用的特性，提出一种以水为工质、使用u型管作为节流装置的风冷两级型管作为节流装置的风冷两级喷射制冷系统喷射制冷系统11。1 马一太,李敏霞,查世彤等.空调制冷CO2膨胀机研究分析J.压缩机技术,2003,(6):11-15.2 夏春礼,赵远扬,卜高选等.HFC410A制冷系统能量回收用滑片膨胀机的试验研究J.西安交通大学学报,2012,46(3):64-68.3 曾寒松,杨炳春,郭蓓,等.跨临界 CO2
9、 滑片膨胀机的研究与开发J.2007.4 管海清,马一太,曾宪阳等.二氧化碳转子式膨胀机的试验研究J.制冷与空调,2007,7(2):61-64.5 史敏,贾磊,钟瑜等.二氧化碳制冷技术J.制冷与空调,2007:1-5.6 丁汉新,王利,任能.微通道换热器及其在制冷空调领域的应用前景J.制冷与空调,2011,11(4):111-115.7 张蕾.微通道换热器空调系统性能试验分析J.制冷技术,2010,30(1):33-36.8 李裕斌.基于微通道换热器构建下的制冷空调系统实践J.河南科技,2014,(20).9 朱正贵.船用制冷剂分析研究J.科学与财富,2014,(5):145-145.10周子成.R32制冷剂J.制冷,2014,(2):37-44.11余志强,松鹏,何一坚.一种以水为工质的两级喷射制冷系统回收汽车废热研究J.价值工程,2013:18-20.