本书阐述自然工质二氧化碳CO2用于制冷与热泵循环的原理与实践。全书共10章：第1章是绪论，介绍自然工质CO2。制冷与热泵循环的重要意义、国内外研究现状和动态。第2-4章是CO2。制冷与热泵循环的热力学基本原理和换热特性，重点分析CO2跨临界循环机理和提高循环效率的方式。第5-8章是CO2：制冷与热泵循环的零部件分析与设计论据，给出循环主要部件即压缩机、换热器、节流阀、代替节流阀的膨胀机的设计原理。第9、10章是CO2。制冷与热泵产品的应用，介绍CO2：跨临界循环的最新研究成果和应用实例。
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前言
主要符号表
第1章 绪论 1
1.1 自然工质的研究现状与发展趋势 3
1.1.1 第一代制冷剂 3
1.1.2 第二代制冷剂 4
1.1.3 第三代制冷剂 6
1.1.4 第四代制冷剂 9
1.2 CO2制冷剂的历史回顾与当前进展 11
1.2.1 CO2制冷剂的历史回顾 11
1.2.2 CO2制冷剂的再开发及研究综述 13
1.3 CO2作为制冷剂的综合评价 15
1.3.1 制冷剂自然度 15
1.3.2 系统效率 18
1.4 CO2作为制冷剂面临的竞争形势 18
1.4.1 新型的烯烃类人工制冷剂 18
1.4.2 CO2作为制冷剂的竞争性 26
1.5 本章小结 26
参考文献 27
第2章 CO2跨临界循环的理论分析 33
2.1 CO2跨临界循环的特点 33
2.1.1 CO2循环的分类 33
2.1.2 CO2跨临界循环的最优高压 34
2.2 CO2跨临界循环的热力学分析 40
2.2.1 CO2跨临界单级、双级循环的热力学分析 41
2.2.2 CO2跨临界单级、双级循环的性能比较 51
2.2.3 影响CO2跨临界单级、双级循环性能的因素 54
2.3 提高CO2跨临界系统COP的途径 55
2.3.1 采用内部热交换器 55
2.3.2 采用膨胀机代替节流阀 56
2.3.3 采用双级压缩 57
2.3.4 采用高效CO2跨临界系统部件 58
2.4 CO2跨临界水水热泵循环 60
2.4.1 CO2跨临界水水热泵循环系统 60
2.4.2 CO2跨临界水水热泵循环的数学模型 61
2.5 CO2跨临界循环的当量温度分析法 63
2.5.1 传统热力学比较方法的缺点 63
2.5.2 当量温度分析法的介绍 65
2.5.3 当量温度分析法的检验 66
2.5.4 用当量温度分析法分析CO2跨临界循环 70
2.6 热力学完善度的般原理 71
2.6.1 实际蒸气压缩制冷循环的分析 71
2.6.2 热力学完善度的计算方法 72
2.6.3 热力学完善度的特性 73
2.6.4 当量温度和热力学完善度的关系 74
2.7 本章小结 75
参考文献 76
第3章 CO2：的热物理性质 78
3.1 概述 78
3.1.1 CO2的存在 78
3.1.2 CO2的来源 78
3.1.3 CO2的基本性质 79
3.2 CO2的热物理性质和传输性质 83
3.2.1 CO2的热力学性质 83
3.2.2 超临界CO2流体的性质 86
3.2.3 亚临界CO2流体的性质 91
3.3 润滑油及含油CO2的性质 95
3.3.1 制冷系统对润滑油的要求 95
3.3.2 合成润滑油特性分析 96
3.3.3 几种合成润滑油的基本特性 96
3.3.4 润滑油优选及PAG/CO2混合物性能 99
3.4 本章小结 105
参考文献 105
第4章 C02的换热特性 108
4.1 国内外研究综述 108
4.1.1 超临界CO2冷却换热特性研究进展 108
4.1.2 亚临界CO2两相沸腾换热特性研究进展 115
4.2 超临界CO2流动换热特性 120
4.2.1 超临界流体的换热 120
4.2.2 超临界CO2流体换热的理论分析方法 122
4.2.3 超临界CO2流体换热与常规工质凝结换热比较 124
4.2.4 不凝性气体对超临界CO2流体的影响 127
4.2.5 超临界CO2流体换热关联式 130
4.2.6 超临界CO2流体的流动特性 134
4.3 亚临界CO2流动沸腾换热特性 138
4.3.1 亚临界CO2气泡成核理论 138
4.3.2 亚临界CO2管内流动沸腾换热特性 144
4.3.3 亚临界CO2管内流动沸腾压降特性 159
4.3.4 亚临界CO2管外池沸腾换热特性 162
4.4 亚临界CO2管外冷凝换热特性 166
4.4.1 管外冷凝换热理论 166
4.4.2 管外冷凝换热模型 166
4.5 本章小结 167
参考文献 167
第5章 CO2压缩机 177
5.1 CO2活塞式压缩机 178
5.1.1 活塞式压缩机基本结构和工作原理 178
5.1.2 活塞式压缩机结构特点和类型 179
5.1.3 CO2活塞式压缩机工作过程数学模型 180
5.1.4 CO2活塞式压缩机研究进展 184
5.2 CO2滚动转子式压缩机 188
5.2.1 滚动转子式压缩机基本结构和工作原理 188
5.2.2 CO2滚动转子式压缩机设计 192
5.2.3 CO2滚动转子式压缩机不可逆损失模型 198
5.2.4 CO2滚动转子式压缩机研究进展 208
5.3 C02涡旋压缩机 209
5.3.1 涡旋压缩机基本构成和工作原理 209
5.3.2 CO2涡旋压缩机设计 211
5.3.3 CO2涡旋压缩机工作过程数学模型 215
5.3.4 CO2涡旋压缩机研究进展 224
5.4 CO2螺杆式压缩机 227
5.5 C02压缩机标准 228
5.6 本章小结 229
参考文献 229
第6章 CO2跨临界循环节流装置和膨胀机 233
6.1 CO2跨临界循环节流过程的热力学分析 233
6.1.1 CO2跨临界循环节流损失分析 233
6.1.2 CO2跨临界循环减小节流损失的方法 236
6.1.3 CO2跨临界循环节流过程采用膨胀机的优势与问题237
6.2 普通节流装置 238
6.2.1 膨胀阀 238
6.2.2 毛细管 239
6.2.3 喷射器 240
6.3 CO2膨胀过程机理 241
6.3.1 CO2临界点现象及亚稳态 241
6.3.2 CO2膨胀过程相变平衡的稳定性分析 244
6.3.3 CO2膨胀过程的相变延迟分析245
6.3.4 CO2膨胀机内部膨胀机理分析246
6.4 不同形式CO2膨胀机的热力分析与比较255
6.4.1 往复活塞式膨胀机 255
6.4.2 涡旋式膨胀机 256
6.4.3 螺杆式膨胀机 257
6.4.4 滚动活塞式膨胀机 258
6.4.5 摆动转子膨胀机 259
6.4.6 透平式膨胀机 260
6.4.7 不同形式CO2膨胀机的综合对比 261
6.4.8 CO2膨胀机研究进展 262
6.5 CO2滚动活塞式膨胀机的开发 269
6.5.1 CO2滚动活塞式膨胀机仿真 269
6.5.2 CO2滚动活塞式膨胀机的结构设计 280
6.5.3 CO2膨胀机性能的主要影响因素 285
6.6 CO2膨胀压缩机的设计构思 288
6.6.1 膨胀压缩机的研究进展 288
6.6.2 转子式膨胀压缩机构想 291
6.6.3 摆动转子式膨胀压缩机 292
6.7 本章小结 293
参考文献 293
第7章 CO2换热器及附属设备 298
7.1 CO2气体冷却器 298
7.1.1 CO2气体冷却器的类型 298
7.1.2 CO2气体冷却器的模拟计算 302
7.2 CO2蒸发器 315
7.2.1 CO2蒸发器的类型 315
7.2.2 CO2蒸发器的模拟计算 320
7.3 C02回热器 330
7.4 附属设备 332
7.4.1 储液器 332
7.4.2 气液分离器 332
7.4.3 油分离器 332
7.5 CO2压力容器的安全应力分析 333
7.5.1 压力容器的爆破能量 333
7.5.2 CO2跨临界循环系统各设备的爆破能量及安全性分析 335
7.5.3 提高CO2跨临界循环系统各设备安全性的措施 342
7.6 本章小结 344
参考文献 344
第8章 CO2跨临界循环测量仪表及数据采集系统 347
8.1 湿度的测量 347
8.1.1 温度测量的结构 347
8.1.2 温度测量的仪器仪表 347
8.2 压力的测量 350
8.3 流量的测量 352
8.3.1 速度式流量计 352
8.3.2 质量流量计 353
8.4 膨胀机的示功图测量 353
8.5 可视化观测方法 355
8.5.1 CO2系统可视化研究实验装置 356
8.5.2 CO2系统膨胀机可视化研究 357
8.5.3 CO2系统管外沸腾换热可视化研究 359
8.5.4 CO2系统气体冷却器可视化研究 365
8.6 数据测量系统 366
8.6.1 压力测量系统 366
8.6.2 流量测量系统 367
8.6.3 温度测量系统 367
8.6.4 功率测量系统 367
8.6.5 膨胀机的转速测量 368
8.7 数据采集和控制系统 368
8.7.1 工控机测控系统的硬件设计 368
8.7.2 工控机测控系统的软件设计 370
8.7.3 运行监测系统 370
8.7.4 数据报表 371
8.8 本章小结 372
参考文献 372
第9章 CO2跨临界循环的应用研究 373
9.1 CO2跨临界循环水水热泵系统的实验研究 373
9.1.1 CO2跨临界循环水水热泵系统 373
9.1.2 CO2跨临界循环水水热泵实验研究方法 375
9.1.3 CO2跨临界循环水水热泵实验结果及分析 375
9.2 CO2跨临界循环空气水热泵系统的实验研究 377
9.2.1 CO2跨临界循环空气水热泵系统 377
9.2.2 CO2跨临界循环空气水热泵实验研究方法 377
9.2.3 CO2跨临界循环空气水热泵实验结果与分析 379
9.3 CO2跨临界循环的应用 381
9.3.1 热泵热水机 381
9.3.2 商业制冷 383
9.3.3 汽车空调 387
9.3.4 别墅型热水供暖多用系统 401
9.3.5 热泵干燥 403
9.4 本章小结 405
参考文献 405
第10章 CO2在复叠式制冷循环中的应用研究 408
10.1 复叠式制冷循环热力学分析 408
10.1.1 R290/CO2复叠式制冷循环的系统介绍 408
10.1.2 R290/CO2复叠式制冷循环的热力计算模型 410
10.1.3 R290/CO2复叠式制冷循环的分析 410
10.2 提高R290/CO2复叠式制冷循环性能的措施 414
10.2.1 采用内部热交换器 414
10.2.2 减小冷凝蒸发器的传热温差 418
10.3 R290/CO2复叠式制冷循环的应用性比较 419
10.4 CO2应用于复叠式制冷循环的现状 421
10.4.1 NH3/CO2复叠式制冷循环的研究 421
10.4.2 CO2复叠式制冷循环的应用现状 422
10.5 本章小结428
参考文献 428
附录A 制冷剂的物理性质、安全及环保特性 430
附录B 字母缩写说明 439
后记 441
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