目錄
前言
主要符號表
第1章 緒論 1
1.1 自然工質(zhì)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 3
1.1.1 第一代制冷劑 3
1.1.2 第二代制冷劑 4
1.1.3 第三代制冷劑 6
1.1.4 第四代制冷劑 9
1.2 CO2制冷劑的歷史回顧與當(dāng)前進(jìn)展 11
1.2.1 CO2制冷劑的歷史回顧 11
1.2.2 CO2制冷劑的再開發(fā)及研究綜述 13
1.3 CO2作為制冷劑的綜合評價 15
1.3.1 制冷劑自然度 15
1.3.2 系統(tǒng)效率 18
1.4 CO2作為制冷劑面臨的競爭形勢 18
1.4.1 新型的烯烴類人工制冷劑 18
1.4.2 CO2作為制冷劑的競爭性 26
1.5 本章小結(jié) 26
參考文獻(xiàn) 27
第2章 CO2跨臨界循環(huán)的理論分析 33
2.1 CO2跨臨界循環(huán)的特點(diǎn) 33
2.1.1 CO2循環(huán)的分類 33
2.1.2 CO2跨臨界循環(huán)的最優(yōu)高壓 34
2.2 CO2跨臨界循環(huán)的熱力學(xué)分析 40
2.2.1 CO2跨臨界單級、雙級循環(huán)的熱力學(xué)分析 41
2.2.2 CO2跨臨界單級、雙級循環(huán)的性能比較 51
2.2.3 影響CO2跨臨界單級、雙級循環(huán)性能的因素 54
2.3 提高CO2跨臨界系統(tǒng)COP的途徑 55
2.3.1 采用內(nèi)部熱交換器 55
2.3.2 采用膨脹機(jī)代替節(jié)流閥 56
2.3.3 采用雙級壓縮 57
2.3.4 采用高效CO2跨臨界系統(tǒng)部件 58
2.4 CO2跨臨界水水熱泵循環(huán) 60
2.4.1 CO2跨臨界水水熱泵循環(huán)系統(tǒng) 60
2.4.2 CO2跨臨界水水熱泵循環(huán)的數(shù)學(xué)模型 61
2.5 CO2跨臨界循環(huán)的當(dāng)量溫度分析法 63
2.5.1 傳統(tǒng)熱力學(xué)比較方法的缺點(diǎn) 63
2.5.2 當(dāng)量溫度分析法的介紹 65
2.5.3 當(dāng)量溫度分析法的檢驗(yàn) 66
2.5.4 用當(dāng)量溫度分析法分析CO2跨臨界循環(huán) 70
2.6 熱力學(xué)完善度的般原理 71
2.6.1 實(shí)際蒸氣壓縮制冷循環(huán)的分析 71
2.6.2 熱力學(xué)完善度的計(jì)算方法 72
2.6.3 熱力學(xué)完善度的特性 73
2.6.4 當(dāng)量溫度和熱力學(xué)完善度的關(guān)系 74
2.7 本章小結(jié) 75
參考文獻(xiàn) 76
第3章 CO2：的熱物理性質(zhì) 78
3.1 概述 78
3.1.1 CO2的存在 78
3.1.2 CO2的來源 78
3.1.3 CO2的基本性質(zhì) 79
3.2 CO2的熱物理性質(zhì)和傳輸性質(zhì) 83
3.2.1 CO2的熱力學(xué)性質(zhì) 83
3.2.2 超臨界CO2流體的性質(zhì) 86
3.2.3 亞臨界CO2流體的性質(zhì) 91
3.3 潤滑油及含油CO2的性質(zhì) 95
3.3.1 制冷系統(tǒng)對潤滑油的要求 95
3.3.2 合成潤滑油特性分析 96
3.3.3 幾種合成潤滑油的基本特性 96
3.3.4 潤滑油優(yōu)選及PAG/CO2混合物性能 99
3.4 本章小結(jié) 105
參考文獻(xiàn) 105
第4章 C02的換熱特性 108
4.1 國內(nèi)外研究綜述 108
4.1.1 超臨界CO2冷卻換熱特性研究進(jìn)展 108
4.1.2 亞臨界CO2兩相沸騰換熱特性研究進(jìn)展 115
4.2 超臨界CO2流動換熱特性 120
4.2.1 超臨界流體的換熱 120
4.2.2 超臨界CO2流體換熱的理論分析方法 122
4.2.3 超臨界CO2流體換熱與常規(guī)工質(zhì)凝結(jié)換熱比較 124
4.2.4 不凝性氣體對超臨界CO2流體的影響 127
4.2.5 超臨界CO2流體換熱關(guān)聯(lián)式 130
4.2.6 超臨界CO2流體的流動特性 134
4.3 亞臨界CO2流動沸騰換熱特性 138
4.3.1 亞臨界CO2氣泡成核理論 138
4.3.2 亞臨界CO2管內(nèi)流動沸騰換熱特性 144
4.3.3 亞臨界CO2管內(nèi)流動沸騰壓降特性 159
4.3.4 亞臨界CO2管外池沸騰換熱特性 162
4.4 亞臨界CO2管外冷凝換熱特性 166
4.4.1 管外冷凝換熱理論 166
4.4.2 管外冷凝換熱模型 166
4.5 本章小結(jié) 167
參考文獻(xiàn) 167
第5章 CO2壓縮機(jī) 177
5.1 CO2活塞式壓縮機(jī) 178
5.1.1 活塞式壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理 178
5.1.2 活塞式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和類型 179
5.1.3 CO2活塞式壓縮機(jī)工作過程數(shù)學(xué)模型 180
5.1.4 CO2活塞式壓縮機(jī)研究進(jìn)展 184
5.2 CO2滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī) 188
5.2.1 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理 188
5.2.2 CO2滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)設(shè)計(jì) 192
5.2.3 CO2滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)不可逆損失模型 198
5.2.4 CO2滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)研究進(jìn)展 208
5.3 C02渦旋壓縮機(jī) 209
5.3.1 渦旋壓縮機(jī)基本構(gòu)成和工作原理 209
5.3.2 CO2渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì) 211
5.3.3 CO2渦旋壓縮機(jī)工作過程數(shù)學(xué)模型 215
5.3.4 CO2渦旋壓縮機(jī)研究進(jìn)展 224
5.4 CO2螺桿式壓縮機(jī) 227
5.5 C02壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn) 228
5.6 本章小結(jié) 229
參考文獻(xiàn) 229
第6章 CO2跨臨界循環(huán)節(jié)流裝置和膨脹機(jī) 233
6.1 CO2跨臨界循環(huán)節(jié)流過程的熱力學(xué)分析 233
6.1.1 CO2跨臨界循環(huán)節(jié)流損失分析 233
6.1.2 CO2跨臨界循環(huán)減小節(jié)流損失的方法 236
6.1.3 CO2跨臨界循環(huán)節(jié)流過程采用膨脹機(jī)的優(yōu)勢與問題237
6.2 普通節(jié)流裝置 238
6.2.1 膨脹閥 238
6.2.2 毛細(xì)管 239
6.2.3 噴射器 240
6.3 CO2膨脹過程機(jī)理 241
6.3.1 CO2臨界點(diǎn)現(xiàn)象及亞穩(wěn)態(tài) 241
6.3.2 CO2膨脹過程相變平衡的穩(wěn)定性分析 244
6.3.3 CO2膨脹過程的相變延遲分析245
6.3.4 CO2膨脹機(jī)內(nèi)部膨脹機(jī)理分析246
6.4 不同形式CO2膨脹機(jī)的熱力分析與比較255
6.4.1 往復(fù)活塞式膨脹機(jī) 255
6.4.2 渦旋式膨脹機(jī) 256
6.4.3 螺桿式膨脹機(jī) 257
6.4.4 滾動活塞式膨脹機(jī) 258
6.4.5 擺動轉(zhuǎn)子膨脹機(jī) 259
6.4.6 透平式膨脹機(jī) 260
6.4.7 不同形式CO2膨脹機(jī)的綜合對比 261
6.4.8 CO2膨脹機(jī)研究進(jìn)展 262
6.5 CO2滾動活塞式膨脹機(jī)的開發(fā) 269
6.5.1 CO2滾動活塞式膨脹機(jī)仿真 269
6.5.2 CO2滾動活塞式膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 280
6.5.3 CO2膨脹機(jī)性能的主要影響因素 285
6.6 CO2膨脹壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)構(gòu)思 288
6.6.1 膨脹壓縮機(jī)的研究進(jìn)展 288
6.6.2 轉(zhuǎn)子式膨脹壓縮機(jī)構(gòu)想 291
6.6.3 擺動轉(zhuǎn)子式膨脹壓縮機(jī) 292
6.7 本章小結(jié) 293
參考文獻(xiàn) 293
第7章 CO2換熱器及附屬設(shè)備 298
7.1 CO2氣體冷卻器 298
7.1.1 CO2氣體冷卻器的類型 298
7.1.2 CO2氣體冷卻器的模擬計(jì)算 302
7.2 CO2蒸發(fā)器 315
7.2.1 CO2蒸發(fā)器的類型 315
7.2.2 CO2蒸發(fā)器的模擬計(jì)算 320
7.3 C02回?zé)崞?330
7.4 附屬設(shè)備 332
7.4.1 儲液器 332
7.4.2 氣液分離器 332
7.4.3 油分離器 332
7.5 CO2壓力容器的安全應(yīng)力分析 333
7.5.1 壓力容器的爆破能量 333
7.5.2 CO2跨臨界循環(huán)系統(tǒng)各設(shè)備的爆破能量及安全性分析 335
7.5.3 提高CO2跨臨界循環(huán)系統(tǒng)各設(shè)備安全性的措施 342
7.6 本章小結(jié) 344
參考文獻(xiàn) 344
第8章 CO2跨臨界循環(huán)測量儀表及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 347
8.1 濕度的測量 347
8.1.1 溫度測量的結(jié)構(gòu) 347
8.1.2 溫度測量的儀器儀表 347
8.2 壓力的測量 350
8.3 流量的測量 352
8.3.1 速度式流量計(jì) 352
8.3.2 質(zhì)量流量計(jì) 353
8.4 膨脹機(jī)的示功圖測量 353
8.5 可視化觀測方法 355
8.5.1 CO2系統(tǒng)可視化研究實(shí)驗(yàn)裝置 356
8.5.2 CO2系統(tǒng)膨脹機(jī)可視化研究 357
8.5.3 CO2系統(tǒng)管外沸騰換熱可視化研究 359
8.5.4 CO2系統(tǒng)氣體冷卻器可視化研究 365
8.6 數(shù)據(jù)測量系統(tǒng) 366
8.6.1 壓力測量系統(tǒng) 366
8.6.2 流量測量系統(tǒng) 367
8.6.3 溫度測量系統(tǒng) 367
8.6.4 功率測量系統(tǒng) 367
8.6.5 膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速測量 368
8.7 數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng) 368
8.7.1 工控機(jī)測控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 368
8.7.2 工控機(jī)測控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 370
8.7.3 運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng) 370
8.7.4 數(shù)據(jù)報表 371
8.8 本章小結(jié) 372
參考文獻(xiàn) 372
第9章 CO2跨臨界循環(huán)的應(yīng)用研究 373
9.1 CO2跨臨界循環(huán)水水熱泵系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究 373
9.1.1 CO2跨臨界循環(huán)水水熱泵系統(tǒng) 373
9.1.2 CO2跨臨界循環(huán)水水熱泵實(shí)驗(yàn)研究方法 375
9.1.3 CO2跨臨界循環(huán)水水熱泵實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 375
9.2 CO2跨臨界循環(huán)空氣水熱泵系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究 377
9.2.1 CO2跨臨界循環(huán)空氣水熱泵系統(tǒng) 377
9.2.2 CO2跨臨界循環(huán)空氣水熱泵實(shí)驗(yàn)研究方法 377
9.2.3 CO2跨臨界循環(huán)空氣水熱泵實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 379
9.3 CO2跨臨界循環(huán)的應(yīng)用 381
9.3.1 熱泵熱水機(jī) 381
9.3.2 商業(yè)制冷 383
9.3.3 汽車空調(diào) 387
9.3.4 別墅型熱水供暖多用系統(tǒng) 401
9.3.5 熱泵干燥 403
9.4 本章小結(jié) 405
參考文獻(xiàn) 405
第10章 CO2在復(fù)疊式制冷循環(huán)中的應(yīng)用研究 408
10.1 復(fù)疊式制冷循環(huán)熱力學(xué)分析 408
10.1.1 R290/CO2復(fù)疊式制冷循環(huán)的系統(tǒng)介紹 408
10.1.2 R290/CO2復(fù)疊式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算模型 410
10.1.3 R290/CO2復(fù)疊式制冷循環(huán)的分析 410
10.2 提高R290/CO2復(fù)疊式制冷循環(huán)性能的措施 414
10.2.1 采用內(nèi)部熱交換器 414
10.2.2 減小冷凝蒸發(fā)器的傳熱溫差 418
10.3 R290/CO2復(fù)疊式制冷循環(huán)的應(yīng)用性比較 419
10.4 CO2應(yīng)用于復(fù)疊式制冷循環(huán)的現(xiàn)狀 421
10.4.1 NH3/CO2復(fù)疊式制冷循環(huán)的研究 421
10.4.2 CO2復(fù)疊式制冷循環(huán)的應(yīng)用現(xiàn)狀 422
10.5 本章小結(jié)428
參考文獻(xiàn) 428
附錄A 制冷劑的物理性質(zhì)、安全及環(huán)保特性 430
附錄B 字母縮寫說明 439
后記 441