主要内容

跨临界CO2(R744)制冷循环

这个例子模拟了一个蒸汽压缩制冷循环,其中循环的高压部分工作在超临界流体区域。制冷剂是二氧化碳(CO2),在本应用中也称为R744。

压缩机通过循环驱动CO2的流动,并提高压力高于临界压力。气体冷却器拒绝从高压CO2到环境的热量。因为CO2处于超临界状态,所以它不会冷凝并且温度降低。膨胀阀降低压力,导致一些二氧化碳蒸发。两相混合物通过蒸发器,从隔室吸收热量直至其过热。内部热交换器在循环的冷热侧转移一些热量,以提高循环的效率。

模型

隔间子系统

压缩机子系统

控制器子系统

蒸发器子系统

膨胀阀子系统

气体冷却器子系统

内部热交换器子系统

模拟范围的结果

Simscape Logging的仿真结果

该图显示了循环中的质量流量,等式压缩机电源输入和热流速率。气体冷却器和蒸发器热流速率代表循环的热排斥和吸热,而IHX热流速率是内部热交换器内的循环内的热量转移。

该图显示了循环中不同点的压力和温度。蒸发器压力保持在3.5MPa左右,气体冷却压力标称为约10MPa,高于CO 2(R744)临界压力为7.4MPa。因此,这是横临界制冷循环。气体冷却器压力响应于不断变化的环境温度而变化。在较低的环境温度下,气体冷却压力可能降低到亚临界压力下降。

因为两相混合物进入蒸发器,所以蒸发器的进口温度T5也是饱和温度。因此,T6 - T5为蒸发器过热度,由膨胀阀控制。

该图显示了压缩机压力与不同轴速度的流量曲线。旋转轴在这里没有建模;控制器直接设置轴速以产生必要的流速。

Simscape日志结果的动画

该图显示了随着时间的推移在跨临界制冷循环中的流体状态的演变。循环中的6个点是压缩机入口,冷凝器入口,内部热交换器热侧入口,膨胀阀入口,蒸发器入口和内部热交换器冷侧入口,其通过模型中的传感器S1至S6测量。它们测量在压力 - 焓图上绘制。轮廓是CO2的等温(R744)。

流体性质

以下两个图将CO 2(R744)的流体性质绘制为压力(P)和归一化内能(OnorM)和作为压力(P)和特定内能(U)的函数。流体是一个

  • 当-1 <= unorm <0时脱液液。

  • 当0 <= unorm <= 1时,两相混合物;

  • 当1 < unorm <= 2时过热蒸汽。

流体特性数据作为P和unorm的矩形网格提供。因此,在P和U方面的网格是非矩形的。

可以找到CO2(R744)流体性质数据co2propertytables.mat