二氧化碳具有高密度和低粘(zhān)度,其流動損失小、傳熱效果良好,並且通過對傳(chuán)熱作用的強化,可以彌補其循環不(bú)高的缺點。同時二氧化碳環境表現優良、費用(yòng)低易獲取、穩定性(xìng)好、有利於減小裝置(zhì)體積。*重要的是,其(qí)安全無毒,不可燃,這一點比(bǐ)R290具有明顯的優勢。
當然,采用二(èr)氧化碳為製冷劑也有缺點,二氧化碳高的臨界壓力和低的臨界溫度也給它做製(zhì)冷劑帶來了許多難(nán)題。無論(lùn)亞臨(lín)界循環還是跨臨界循環,二氧化碳製(zhì)冷係統的運行壓力都將(jiāng)高於傳統的製冷空調係統,這必然會給係統及部件的設計帶來許多新的要(yào)求。同時現階段還存在二氧化碳製冷(lěng)係統的效率相(xiàng)對較低的問題。
目前二氧化碳的研究和應用主要集中於三個方麵:
一方麵是汽(qì)車空(kōng)調領域,由於製冷劑排放量(liàng)大,對環境的危害也大(dà),必須盡早采用對環(huán)境無危害的製冷劑;
第二(èr)方麵是熱泵熱水器(qì),二氧化碳在超(chāo)臨界條件下放(fàng)熱存在一(yī)個相當大的溫度滑移,有利於將熱水加熱到一個更高(gāo)的溫度;
第三方麵是考慮到二氧化碳良好的低溫流(liú)動性能和換熱特(tè)性,采用它作為複疊製冷循環低溫(wēn)級製冷劑。
在複疊式製冷係統中,二氧化碳循環在亞臨界條件下(xià)運行。此時二氧化碳(tàn)用作(zuò)低(dī)壓級製冷劑,高壓級用NH3作製冷劑。與其(qí)它低壓製冷劑相(xiàng)比,即(jí)使(shǐ)處在低溫,二氧化碳的(de)粘度也非常小,傳熱性能良好,因為(wéi)利(lì)用潛熱,其製冷能力(lì)相當大。
目前,歐洲在(zài)超市中(zhōng)已建立了幾個這種用二氧化碳作低溫製冷劑的複疊式製冷係(xì)統,運行情況表明(míng)技術上是可(kě)行的,這種係統還適用於低(dī)溫(wēn)冷凍幹燥過程。
當前關於R22製冷(lěng)劑的替代國際上主(zhǔ)要有兩種技(jì)術方案:
一種是以北歐和韓國為代表,其主張采用天然工質作為替代物,如純工質R290、R1270、R744、R600a、R600、R717等(děng),以及HCs類的混合物;
另(lìng)一種是(shì)以美國和日本為代表的采用HFCs作為替代物,如美國(guó)聯合信號公司的非共(gòng)沸混合物(wù)R410A、杜(dù)邦公司和I.C.I公司的混合物R407C,以及R32和R152a等,這些製(zhì)冷劑的ODP均為0,能夠達到保護臭氧層的目的,但是會(huì)產生溫(wēn)室效應。
目(mù)前看來,二(èr)氧化碳在國(guó)內市場的前景,還有點像“霧裏看花(huā)”,就(jiù)像王立群所言,他(tā)們都了解它的好(hǎo),但(dàn)真正用的少。國內空調行業暫時看不到二(èr)氧化碳(tàn)發展的影子,其在國(guó)內冷(lěng)凍冷藏市場也才剛剛(gāng)邁步,但在(zài)熱泵熱(rè)水(shuǐ)器領域,國(guó)內(nèi)即將出台二氧化(huà)碳熱泵熱水器的核心配(pèi)件標準――GB/T26181-2010。參與(yǔ)標準製定的上海日(rì)立電器有限公司熱泵推進辦公室部長(zhǎng)樂紅勝認為,雖然在國內采用二氧化碳製(zhì)冷(lěng)劑的熱泵熱水器還沒問世,核心部件壓縮機也處於研發階段,“但這一超前標準的製定(dìng),將(jiāng)會對(duì)產品的市場推廣起到良好的作用。”
CO2製冷劑的性質
(一)CO2製冷劑具有的主(zhǔ)要優勢
1.CO2是天然物質,ODP=0,GWP=1。使用CO2作為製冷工質,對大(dà)氣臭氧層沒有破壞作用,可以減少全球溫室效應,來源廣泛,勿需回收,可以大大降低製冷劑替代成本,節約能源,從根本上解決化合物對環境的汙染問題,具有良(liáng)好的經濟性。
2.CO2安全無毒、不可燃,並具(jù)有良好的熱穩定性,即使在高溫下也不會分(fèn)解出有害(hài)的氣體。萬一泄漏對(duì)人體、食(shí)品、生態都無損害。
3.CO2具有(yǒu)與製冷循環和設備相(xiàng)適應的熱物性(xìng)。分子量(liàng)小(xiǎo),製冷能力大,0℃的單位製冷量比常規製冷劑(jì)高5~8倍,因(yīn)而對於相同冷負(fù)荷的製冷係統,壓縮機的尺寸可以明顯減小,重量減輕,整個係統非常緊湊;潤滑條件容易滿足,對製冷係統(tǒng)常見材料無腐蝕,可以改善開啟式壓縮機的(de)密封性(xìng)能,減少泄漏。
4.CO2黏(nián)度小,0℃時CO2飽和液體的運動黏度隻是NH3的5.2%、R12的23.8%,流體的流動阻力小,傳熱性能比CFC類製冷(lěng)劑(jì)更好,可以改善全封閉製冷壓縮機的散熱。
(二)CO2製冷劑存在(zài)的主要缺點及分析
1.CO2臨界壓力較高(7.38MPa),因此CO2跨臨界製冷循環的(de)工作壓力較傳(chuán)統的亞臨界兩相製(zhì)冷循環的工(gōng)作壓力高得多,約(yuē)為傳統製冷工質CFC或HCFC係統(tǒng)壓(yā)力的6~8倍。
所以製冷係統中工(gōng)質流經的管路係統必須經安全性分析。但(dàn)是由於CO2的單位(wèi)容(róng)積(jī)製冷量約為常規製冷劑的5~8倍,係統所(suǒ)需的CO2容積流量很小,而設備內氣體的爆炸能量為壓力與(yǔ)容積(jī)乘積(jī)的函數,所以雖然係統的工質壓力(lì)高(gāo),但(dàn)容積較小,其壓力和容積的乘積與常規工質相差不大,設備內氣體的爆炸能(néng)量增加的並(bìng)不多。
以可靠性理論為依據,根據CO2跨臨界製冷係統管道可靠性的不同影響因素及其變化規律,對不同管(guǎn)材情況下的可靠性進行深入地研究與分(fèn)析,得到的結論是:當管路係統的管外徑給定時,隻要合理地選擇管材和管壁厚度,就能保證係統在給定壓力下運(yùn)行的可靠性和安全性,CO2跨臨界循環較高的運行壓力是可以得到合理(lǐ)解決的;現有鋼管基(jī)本可以直接(jiē)應用,而現有銅管則需根據管徑和壁厚經安全性分析後選用。因此CO2運行工作壓力較(jiào)高所引起的安全性問題,並不會影響CO2作為環保製冷劑推廣應用的障礙。
2.CO2單級壓縮(suō)跨臨界循環的性能係數COP比相同(tóng)溫度條(tiáo)件下的R12、R22、R134a等常規製冷劑的(de)製冷性能係數都低。針對CO2製冷循環性(xìng)能係數低的缺點,學者們(men)經研究探索發現,完全可以通(tōng)過完(wán)善係(xì)統循環方式、優化係統設備來解決,如采(cǎi)用(yòng)雙級壓縮和采用膨脹機回收一部分膨脹功的措施加以改善,來提高製冷(lěng)循(xún)環(huán)效率。有理(lǐ)論分析表明,采用膨脹機CO2跨臨界循環的效率要高於常規製冷工質(zhì)的節流膨(péng)脹循環。
CO2製冷劑(jì)的應用前景
自(zì)前國際製冷(lěng)學會主(zhǔ)席G.Lorentzen提出采用CO2作為環保製冷劑及跨臨界循環理論以來(lái)[7],CO2在環保和性能上(shàng)的優勢越來越多(duō)地(dì)吸(xī)引了世界各(gè)國學者研究的注意力,其係統和(hé)部件的開發也得到了很大的發展,現有研究結果表明,CO2係統在高環境溫度(45℃以上)時,製冷性能(néng)低於傳(chuán)統係統,35~45℃間與傳統係統相近,35℃以下時(shí)性能更優(yōu)[5]。目前CO2跨臨界循環在汽車空調、熱泵、商用製冷(lěng)裝(zhuāng)置(zhì)、食品冷(lěng)藏冷凍等方麵的應用前景都(dōu)很好,性能都相當於甚至好(hǎo)於原來采用R22或R12或R134a的製冷裝置,特別適用於需要大的(de)溫度變化的場合,而且在較低的蒸發溫(wēn)度下性能較好。
CO2作為(wéi)一種天(tiān)然製冷工質,就其物性(xìng)特(tè)征而言,具有其他非天然工質不可比擬的優勢。伴隨著CO2製冷係統研究工作的不斷(duàn)深入,CO2作為新一代製冷工質將會得到進一步推廣,相信在不久的將來,汽車空調係統、商用製冷係統、住宅空調係統以及各個生產企業的熱泵幹燥係統將會大(dà)量使用CO2替代現(xiàn)有製冷工質(zhì)。
作為製冷劑,人們希望它環保、高效(xiào)、經濟,但實際上(shàng)並(bìng)不存在一種十全十美的製冷劑。與其他製冷劑相比,CO2具有環(huán)保、安全、經(jīng)濟和(hé)單位容積製冷量(liàng)等性能方麵上的明顯優勢,也有運(yùn)行工作壓力和(hé)效率方(fāng)麵上的不足(zú)。目前的研究表明,隻要合理選擇(zé)管材和管壁(bì)的厚(hòu)度,可保證CO2係統在跨臨界壓力下運行的安全性和可(kě)靠性,而合理改善CO2跨臨界循環方式(shì),可以有效地減少節流損失,提高係統的循環效率,CO2作為環保製冷劑之一,有著很好的應用前景,隨著製冷與空調技術領(lǐng)域的發展必將會得到廣泛應用。91视频在线观看污(méi)一直以來都(dōu)走在技術前沿,我們公司積極參與項目實施、研發推廣節能產品、踐(jiàn)行(háng)節能減排承諾,開發新型節能高效,采用自然工質、環保可靠的二氧化碳壓縮機。