吴锋明，李帅旗，李江峰，田佳垚，何世辉，宋文吉，冯自平

严寒条件CO2跨临界循环热泵优化技术*

吴锋明1,2，李帅旗1,2，李江峰2，田佳垚2，何世辉2，宋文吉1,2†，冯自平1,2

（1. 中国科学技术大学 能源科学与技术学院，合肥 230027；2. 中国科学院广州能源研究所，广州 510640）

以严寒条件CO2跨临界循环热泵系统为研究对象，采用涡流管技术与二级压缩技术对其进行优化，采用工程方程求解器（EES）软件建立四个热力学模型（单级循环、单级涡流管循环、二级循环、二级涡流管循环），模拟分析了性能系数（COP）、排气温度等参数随气冷压力、蒸发温度、过热度、级间压力的变化规律。研究表明气冷压力变化对严寒条件下优化系统的性能影响最大，在设定的压力变化范围内（7 MPa ～ 12 MPa），单级循环、单级涡流管循环、二级循环、二级涡流管循环的COP变化幅度分别为74.40%、60.46%、110.38%、90.94%；涡流管技术在低压缩比条件下优化效果更佳，一定条件下，单级涡流管循环较单级循环COP可提高11.2%；二级压缩技术在高压缩比条件下优化效果更好，在最优气冷压力条件下，二级循环相较单级循环COP可提高18.2%，同时二级压缩技术可降低压缩机排气温度，使压缩机保持较高的等熵效率，且存在最优级间压力使得COP达到最大值。结果表明，当总压缩比不大、级间压力处于较低水平或者需要获取更高的第一级压缩出口温度时，通过改变涡流管参数调节过热度效果更好，与二级压缩技术匹配将更有意义。

热泵；涡流管；二级压缩；跨临界循环

0 引 言

中国地域广阔，南……