杨俊兰，姬 旭，李金芮，白 杨

（天津城建大学 能源与安全工程学院，天津 300384）

0 引言

自然工质CO2由于其环境友好型和优良的物理化学性能引起人们的重视［1-4］，但是CO2跨临界循环的节流损失大，运行压力高，导致整个系统的效率不高，为降低系统的节流损失和高压侧运行压力，国内外研究主要集中在采用双级压缩型式［5-6］和用膨胀机［7］、喷射器［8］代替节流阀等措施。

YANG等［9］分析了3种不同型式的CO2跨临界双级压缩带膨胀机循环，膨胀机完全驱动高压级压缩机型式的性能系数最高。CECCHINATO等［10］对5种不同型式的CO2跨临界循环进行分析，带中间冷却器的双级压缩性能最好，与基本循环相比制冷系数提高9%。马一太等［11］对CO2跨临界带膨胀机和带喷射器两种循环进行性能对比，当膨胀机效率为30%～70%，喷射器喷射系数为0.3～0.7时，膨胀机循环的性能普遍高于喷射器循环。谢英柏等［12］对2种中间完全冷却的CO2跨临界双级压缩型式进行了分析，得出二次节流中间完全冷却型式的性能系数要优于一次节流中间完全冷却型式。田华等［13］通过试验研究得出CO2跨临界双级压缩带中间冷却器系统的制冷系数可达2.5，制热系数可达3.5。孙志利等［14］的研究表明当蒸发温度为-10～20 ℃，膨胀机效率为60%时，CO2跨临界单级膨胀机循环的性能高于其他四种双级压缩循环。刘圣春等［15］分析了6种CO2跨临界双级压缩制冷循环，二次节流中间不完全冷却制冷系统的性能系数最高。

为了比较膨胀机对CO2跨临界热泵系统制热性能提升程度的影响，本文对3种不同型式带膨胀机的热泵循环进行热力学分析，并与CO2跨临界单级节流阀循环（BASE）进行了对比分析，旨在分析3种循环的性能提升潜力，为进一步对系统优化提供依据和参考。……