过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (8): 845-852.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224371
陈森, 宋紫云, 谈莹莹, 王占伟, 王林, 李修真*
Sen CHEN, Ziyun SONG, Yingying TAN, Zhanwei WANG, Lin WANG, Xiuzhen LI*
摘要: 自复叠制冷循环凭借结构设计简单、运行特性稳定、制冷温区宽以及广阔的应用前景,已成为目前低温领域的研究热点。传统自复叠制冷(BACR)循环由于进入蒸发器的制冷剂工质流量较小,通常采用降低蒸发压力的方式来提高制冷量,这会引起压缩机耗功高、排气温度高及制冷效率低等问题。为此,研究者们从工质组分优化、系统流程改进等方面开展了广泛的研究,但以往提出的循环结构较为复杂,给系统稳定运行带来挑战。因此,一种简单有效的循环改进方案更具实际应用价值。本工作创新性地提出节流增效自复叠制冷(VACR)循环,通过节流过程降低冷凝器出口气液两相混合工质的压力,促使部分液相工质蒸发,从而增加蒸发器进口工质流量。本工作以R1150/R600a为工质,建立循环热力学数学模型,对比分析了组分配比、冷凝器出口干度、冷凝温度和蒸发温度等关键参数对循环性能的影响。结果表明,当R1150的组分配比为0.45~0.60时,VACR循环通过节流效应,使进入蒸发器的制冷剂流量较BACR循环增加15.1%~17.0%;VACR循环COP最高达0.743,相比于BACR循环提升14.54%;在冷凝温度为30~40℃时,VACR循环的COP相比于BACR循环提升13.82%~31.19%;当蒸发温度为-60~-70℃时,VACR循环的制冷量较BACR循环提升19.43%~56.11%。综上,对比分析突出了VACR循环在热力学性能方面的改进潜力。