目前關(guān)于CO2的研究和應用主要集中于三個(gè)方面:一方面是最急需替代制冷劑的應用場(chǎng)合,如汽車(chē)空調,由于制冷劑排放量大,對環(huán)境的危害也大,必須盡早采用對環(huán)境無(wú)危害的制冷劑;另一方面是考慮到CO2循環(huán)的特點(diǎn),最利于采用這種循環(huán)的應用場(chǎng)合,如熱泵熱水器則是考慮到CO2在超臨界條件下放熱存在一個(gè)相當大的溫度滑移有利于將熱水加熱到一個(gè)更高的溫度的特點(diǎn)而倍受關(guān)注;再一方面是考慮到CO2的熱物理性質(zhì)和遷移性質(zhì)特點(diǎn),采用CO2作為制冷劑,如考慮到CO2良好的低溫流動(dòng)性能和換熱特性,采用它作為復疊制冷循環(huán)低溫級制冷劑。
壓縮機作為跨臨界二氧化碳空調系統效率及可靠性影響最大的部件,應當充分結合二氧化碳超臨界循環(huán)具體特點(diǎn)重新進(jìn)行設計。CO2和氨一樣,其絕熱指數K 值較高,達1.30,這可能會(huì )使壓縮機排氣溫度偏高,但由于CO2需要的壓縮機的壓比小,因此不需要對壓縮機本身進(jìn)行冷卻。正因為絕熱指數高,壓比小,可減小壓縮機余隙容積的再膨脹損失,使壓縮機容積效率較高。經(jīng)過(guò)實(shí)驗和理論研究,Jurgen SUB和Horst Kruse發(fā)現,往復式壓縮機有良好的油膜滑動(dòng)密封,成為CO2系統的首選。BOCK對其二氧化碳壓縮機排氣閥進(jìn)行了改進(jìn),排氣改良后的二氧化碳壓縮機效率提高了7%。
由于二氧化碳系統壓力遠遠大于傳統的壓臨界循環(huán)系統,壓縮機的軸封設計要求比原有壓縮機高得多,壓縮機的軸封泄漏在一段時(shí)間內仍將是目前阻礙其實(shí)用化的主要原因。
Danfoss、Denso、ZEXEL等已進(jìn)入二氧化碳壓縮機小批量生產(chǎn)階段。 IEA在1999年3月,聯(lián)合日本、挪威、瑞典、英國和美國啟動(dòng)“Selected Issue on CO2 as working Fluid in Compression Systems”的三年計劃項目。
1994年起,BMW、DAIMLERBENZ、VOL O、德國大眾、Danfoss、Valeo等歐洲著(zhù)名公司發(fā)起了名為“RACE”的聯(lián)合項目,聯(lián)合歐洲著(zhù)名高校、汽車(chē)空調制造商等研制CO2汽車(chē)空調系統。BENZ 汽車(chē)公司現已生產(chǎn)裝備CO2汽車(chē)空調系統的轎車(chē),德國KONVECTA 生產(chǎn)的以CO2為工質(zhì)的空調公交客車(chē)從1996年運行至今。DANFOSS、奧地利的Obrist、英國均已研制出二氧化碳車(chē)用壓縮機。日本的DENSO、ZEXEL的二氧化碳壓縮機已進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。
隨著(zhù)各大生產(chǎn)廠(chǎng)商的投入,CO2壓縮機的型式也與普通車(chē)用壓縮機的發(fā)展趨勢相一致,主要以定排量搖擺斜盤(pán)式、渦旋式和變排量為主。
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