“关于CO2零售应用的方方面面”一览表

"Everything for CO2 retail applications" compendium

尽管二氧化碳的使用始于20世纪初期,但是,近年来才广泛用作制冷剂。这是由于人们日益增加对天然液体的关注以及颁布了限制合成制冷剂使用的法律(尤其是欧洲)所导致的结果。

CO2不但随处可见,甚至在其他过程中属于废弃产物,而且比各种传统制冷剂便宜。另外,除了所述经济优势外,还具有其他好处,比如全球变暖潜力小(GWP=1,不影响臭氧层)、无毒性或易燃性危险以及在系统寿命结束时不需要回收气体。

 

CO2具有几种热力学性质,从而在许多不同应用中表现出优势,并能够与传统制冷剂进行面对面的较量。

二氧化碳和合成液体的主要差异正是临界点31.1 °C,而地球上的许多不同地方都可以轻松地达到该温度。

在临界点时,液体和饱和气体的密度是一样的;而在较高的温度时,两相之间则不存在分界线,这可以称为超临界状态。

因此,压力和温度不再相关,这意味着需要采取各种措施将压力和温度保持在可控状态,优化热交换以及将效率最大化。

graph pressure enthalpy

 

循环类型

   

文献给出了CO2的临界温度大约是31°C (87°F),而临界压力大约是73巴(1045 psig)。CO2系统根据其在临界点以上还是以下进行工作而采用不同的方式进行运转;从本质上讲,在亚临界系统中,等温阶段(在压缩CO2液体之后)CO2的温度低于临界温度,而在跨临界系统中,气体冷却器出口的CO2温度高于31°C。蒸发温度显然更低。

亚临界

 

跨临界

Subcritical cycle

 

Transcritical cycle

作为制冷剂的二氧化碳的最简单应用指的是用于亚临界循环中:CO2用于二次低温回路,即液态CO2的蒸汽压缩(串级系统)或泵送回路。

通过使用传统制冷剂来管理一次循环,旨在保持CO2 循环的冷凝温度低于临界点,通常是-5°C~ -10 °C。

 

由于室外温度在一年中的某些时期将会接近或高于临界点31.1 °C,所以也可以采用与室外交换热量的 CO2循环,我们称之为跨临界循环。

这涉及冷却压缩气体的各个阶段,且不对应一个恒定的“冷凝”温度。

 

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