本書系統(tǒng)論述了跨臨界CO2熱力循環(huán)的基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、運(yùn)行特性、性能提升策略及控制優(yōu)化技術(shù)，深入分析了CO2制冷劑的物性特點(diǎn)及其對(duì)跨臨界熱力循環(huán)性能的影響機(jī)理，剖析了系統(tǒng)關(guān)鍵部件的熱力學(xué)模型和傳熱傳質(zhì)特性，闡述了影響系統(tǒng)性能的主要因素及其作用規(guī)律，提出了多種提升系統(tǒng)性能的新型循環(huán)方案，探索了多種先進(jìn)控制策略在CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)中的應(yīng)用。全書理論分析與工程實(shí)踐相結(jié)合，既有深入淺出的學(xué)理闡釋，又有翔實(shí)可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可為CO2制冷及熱泵技術(shù)的進(jìn)一步研究提供系統(tǒng)性的理論指導(dǎo)。
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國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目油氣混輸增壓過(guò)程中的相分布特性研究，編號(hào)51176144，負(fù)責(zé)人
目錄
前言
主要符號(hào)表
第1章緒論1
1.1制冷技術(shù)發(fā)展歷史1
1.1.1氟利昂制冷技術(shù)2
1.1.2HFC制冷技術(shù)3
1.2下一代制冷劑替代選擇及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)4
1.2.1HFO類制冷劑發(fā)展現(xiàn)狀與局限性4
1.2.2HC類制冷劑的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用前景5
1.2.3CO2制冷劑的歷史演進(jìn)與技術(shù)突破5
1.3跨臨界CO2熱力循環(huán)發(fā)展的若干問(wèn)題7
1.3.1跨臨界CO2熱力循環(huán)分析理論的適應(yīng)性8
1.3.2跨臨界CO2熱力循環(huán)的部件設(shè)計(jì)9
1.3.3跨臨界CO2熱力循環(huán)的運(yùn)行特性10
1.3.4跨臨界CO2熱力循環(huán)的性能提升12
1.3.5跨臨界CO2熱力循環(huán)的系統(tǒng)控制14
1.3.6跨臨界CO2熱力循環(huán)的應(yīng)用拓展15
參考文獻(xiàn)16
第2章跨臨界CO2熱力循環(huán)20
2.1CO2制冷劑的物性及熱力運(yùn)行特性20
2.1.1CO2制冷劑的物性20
2.1.2CO2制冷劑熱力運(yùn)行特性23
2.2跨臨界CO2熱力循環(huán)特性26
2.2.1CO2熱力循環(huán)介紹26
2.2.2跨臨界CO2熱力循環(huán)的理論模型28
2.3跨臨界CO2熱力循環(huán)昀優(yōu)排氣壓力存在機(jī)理31
2.3.1超臨界和臨界點(diǎn)附近CO2的物性32
2.3.2跨臨界CO2熱力循環(huán)中的高壓側(cè)換熱夾點(diǎn)33
2.4CO2熱力循環(huán)的昀優(yōu)排氣壓力和性能的影響因素37
2.4.1固定氣體冷卻器/冷凝器出口溫度工況37
2.4.2考慮傳熱夾點(diǎn)的實(shí)際換熱工況43
參考文獻(xiàn)57
第3章跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論58
3.1CO2往復(fù)壓縮機(jī)58
3.1.1幾何運(yùn)動(dòng)模型58
3.1.2熱力過(guò)程模型59
3.1.3摩擦功耗模型63
3.2氣體冷卻器71
3.2.1氣體冷卻器基本形式71
3.2.2氣體冷卻器流動(dòng)及換熱特性73
3.3蒸發(fā)器81
3.3.1蒸發(fā)器基本形式81
3.3.2蒸發(fā)器流動(dòng)及換熱特性82
3.4回?zé)崞?5
3.4.1套管式回?zé)崞?5
3.4.2板式回?zé)崞?7
3.5電子膨脹閥99
3.6氣液分離器104
3.7系統(tǒng)建模105
參考文獻(xiàn)107
第4章跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行特性及優(yōu)化109
4.1回?zé)崃坑绊懱匦?09
4.1.1可調(diào)回?zé)崃康臒崃ρh(huán)系統(tǒng)模型110
4.1.2回?zé)崞髻|(zhì)量流量對(duì)跨臨界CO2熱泵性能的影響特性113
4.1.3變出水溫度工況下的昀優(yōu)回?zé)崃坑绊懱匦?16
4.1.4標(biāo)準(zhǔn)工況下的昀優(yōu)回?zé)崃坑?jì)算118
4.2充注量影響特性121
4.2.1充注量的標(biāo)注方法122
4.2.2標(biāo)準(zhǔn)充注率及其對(duì)CO2熱泵熱水器的影響特性127
4.2.3全工況跨臨界CO2熱泵熱水器昀佳標(biāo)準(zhǔn)充注率的標(biāo)定133
4.2.4昀佳標(biāo)準(zhǔn)充注率對(duì)氣液分離器的設(shè)計(jì)指導(dǎo)138
4.3跨臨界CO2熱泵熱水器的除霜運(yùn)行特性139
4.3.1除霜方法139
4.3.2不同參數(shù)對(duì)逆向除霜方法的影響141
4.3.3逆向除霜方法和熱氣旁通除霜方法的對(duì)比145
4.3.4兩種除霜方法的系統(tǒng)性能比較151
參考文獻(xiàn)152
第5章跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)性能提升153
5.1跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)適應(yīng)性分析153
5.1.1高回水溫度下的跨臨界CO2熱泵性能衰減153
5.1.2高環(huán)境溫度下的商超用跨臨界CO2制冷系統(tǒng)性能衰減154
5.2雙級(jí)壓縮跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)155
5.2.1基于中間補(bǔ)氣的雙級(jí)壓縮跨臨界CO2熱力循環(huán)分析155
5.2.2中間壓力的影響159
5.2.3排氣壓力的影響160
5.2.4進(jìn)出水溫度的影響160
5.2.5環(huán)境溫度的影響165
5.3并行式跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)168
5.3.1并行式跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)熱力學(xué)分析169
5.3.2并行式跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)昀優(yōu)中間溫度172
5.3.3并行式跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)昀優(yōu)排氣壓力176
5.4復(fù)合式跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)182
5.4.1復(fù)合式跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)熱力學(xué)分析184
5.4.2輔助系統(tǒng)與主系統(tǒng)排氣壓力的影響186
5.4.3頻率配比的影響188
5.5其他方案190
5.5.1噴射器190
5.5.2平行壓縮系統(tǒng)191
5.5.3膨脹機(jī)192
5.5.4渦流管194
5.5.5熱回收系統(tǒng)195
參考文獻(xiàn)195
第6章跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)控制197
6.1跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)控制方法197
6.2基于極值搜索控制算法的昀優(yōu)排氣壓力控制199
6.2.1極值搜索控制算法基本原理199
6.2.2跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)中的極值搜索控制設(shè)計(jì)201
6.2.3極值搜索控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證204
6.3多變量極值搜索控制優(yōu)化在并行式系統(tǒng)中的應(yīng)用210
6.3.1并行式跨臨界CO2熱力循環(huán)系統(tǒng)中的多變量極值搜索控制參數(shù)設(shè)計(jì)211
6.3.2設(shè)計(jì)工況下的多變量極值搜索控制214
6.3.3實(shí)際環(huán)境溫度變化工況下的多變量極值搜索控制217
6.4基于連續(xù)卡爾曼濾波器的相量預(yù)測(cè)極值搜索控制算法220
6.4.1控制邏輯與算法220
6.4.2基于相量預(yù)測(cè)極值搜索控制的排氣壓力控制優(yōu)化224
6.4.3基于多變量相量預(yù)測(cè)極值搜索控制的多參數(shù)優(yōu)化227
6.4.4連續(xù)變化環(huán)境溫度工況下的多變量相量預(yù)測(cè)極值搜索控制232
6.5基于極值搜索控制優(yōu)化結(jié)果的混合模型預(yù)測(cè)控制策略236
6.5.1基于多變量極值搜索控制的中間壓力內(nèi)優(yōu)化策略236
6.5.2MPC算法設(shè)計(jì)238
6.5.3設(shè)計(jì)工況下的MPC策略243
6.5.4連續(xù)變化環(huán)境溫度工況下的MPC優(yōu)化結(jié)果244
6.5.5階躍出水溫度工況下的混合MPC策略246
參考文獻(xiàn)248
第7章跨臨界CO2熱力循環(huán)的應(yīng)用與前景展望250
7.1車輛熱泵空調(diào)250
7.1.1工作原理250
7.1.2應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景255
7.2跨臨界CO2熱泵熱水器257
7.2.1工作原理257
7.2.2應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景258
7.3跨臨界CO2熱泵烘干259
7.3.1工作原理260
7.3.2應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景261
7.4跨臨界CO2商超制冷263
7.4.1工作原理263
7.4.2應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景264
7.5跨臨界CO2熱力循環(huán)在冰雪制冷場(chǎng)館的應(yīng)用265
7.5.1工作原理265
7.5.2應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景266
7.6跨臨界CO2熱力循環(huán)在電站儲(chǔ)能方面的應(yīng)用266
7.6.1工作原理267
7.6.2應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景268
7.7跨臨界CO2熱力循環(huán)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用前景269
參考文獻(xiàn)270
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