透平压缩机的跨临界二氧化碳热泵循环系统

高端装备制造

当前环境问题已成为一个重要的全球问题，其中臭氧层破坏和温室效应问题 引起人们高度重视。传统的热泵热水器以氟利昂作为工质，不符合环保要求，而 人工合成的制冷剂又可能对环境造成潜在的、不可预知的危害。因此，开发环保 意义上的热泵热水器具有重要价值。 热泵热水器是以消耗少部分电能为代价，通过热力循环，将环境介质水、地 热源、空气等储存的能量加以发掘利用，用来生产热水。CO2 作为自然工质，以 其环保性、经济性、安全性、优良的传热特性、大单位容积制冷量等综合优势， 成为热泵工质的首选。由于其较低的临界温度，循环一般处于跨临界状态下运行。 所谓跨临界循环就是压缩机的吸气压力低于临界压力，但是排气压力高于临界压 力，工质在高压侧换热主要通过显热交换完成，其蒸发温度低于临界温度，循环 吸热过程仍在亚临界条件下，换热依靠潜热，高压侧温度和压力相互独立，使得 系统多了一个自由度或者可控参数。相较于常规亚临界循环，CO2 跨临界循环中 气体冷却器所具有的较高排气温度和较大温度滑移正好和冷却介质的温升过程 相匹配，温差不可逆损失减小，有利于提高系统性能，非常适用于家用水的加热。 而且 CO2 跨临界循环的容

产业化应用