基于热力学动力学耦合的跨临界二氧化碳膨胀－压缩机匹配特性的研究

阻碍跨临界二氧化碳制冷系统实用化的主要障碍在于系统的循环效率较低，因而高效膨胀机的设计成为跨临界二氧化碳循环研究中的关键技术。由于膨胀机的输出功需要由压缩机回收利用，膨胀机和压缩机的相互匹配则成为重要的课题。本项目提出基于热力学、动力学耦合的方法，建立二氧化碳跨临界制冷循环中膨胀机、压缩机的内部工作过程及其耦合机制的数学模型并进行相应的试验研究。其中，特别考虑膨胀机与压缩机间热力性能的耦合（构架两者间的泄漏、传热途径网络图）、热力学模型与动力学模型的耦合。该设计方法可以确保膨胀装置热力学和动力学特性的相互吻合，特别是对于调节工况时运动部件的非常规运动规律情况。在此基础上，研究变工况条件下膨胀机流量的优化调节规律，为膨胀机流量的自动调节提供理论基础。通过以上研究内容，建立完整的跨临界二氧化碳膨胀机构设计体系，为膨胀机的实际应用提供理论依据。