双级压缩带增压风机空气循环制冷系统的性能优化与实验研究

本文推荐一篇关于环保制冷技术的前沿研究：作者团队提出了一种创新型双级压缩带增压风机（blower）的空气循环制冷系统，通过建立数学模型和搭建实验平台，系统分析了室外温度、增压风机效率、压缩机效率、膨胀机（expander）效率及换热器（heat exchanger）效率对系统COP（性能系数）的影响。研究发现膨胀机效率提升对系统性能影响最大，压缩机出口换热器（heat exchanger 2）比增压风机出口换热器（heat exchanger 1）更具优化潜力，为空气循环制冷系统在建筑空调等场景的应用提供了关键技术参考。

　　

Highlight

系统原理

双级压缩带增压风机的空气循环制冷系统原理如图1所示。该系统采用开放式循环设计，直接将处理后的空气送入室内，省去了传统蒸汽压缩系统中的蒸发器（evaporator），从而避免了蒸发器的传热损失。

系统模型

为研究系统综合制冷性能，通过运行模式和热力学公式对各组件进行建模。

模型验证

基于图3所示的示意图搭建实验平台，通过实验测试验证模型准确性。

不同工况下的系统性能

室外温度对系统性能具有显著影响。在系统压比（pressure ratio）1.3、室内压力0.1 MPa条件下，模拟了不同室外温度时系统性能的变化。

如图6所示，随着室外温度升高，三种室温（24°C、26°C、28°C）下的制冷量均呈现下降趋势，而系统COP（性能系数）则因高温环境下压缩机能耗增加而降低。

结论

膨胀机效率的提升对系统性能影响最大，而换热器2（压缩机出口）的优化潜力高于换热器1（增压风机出口）。该研究为空气循环制冷系统的性能改进提供了明确方向，并为基于组件性能的差异化场景应用提供了新技术依据。