В этом примере моделируется цикл охлаждения сжатием пара, в котором часть цикла высокого давления работает в области сверхкритической текучей среды. Хладагентом является диоксид углерода (CO2), также называемый R744 в данной заявке.
Компрессор приводит в движение поток CO2 через цикл и повышает давление выше критического. Газовый охладитель отводит тепло от CO2 высокого давления в окружающую среду. Поскольку CO2 находится в сверхкритическом состоянии, он не конденсируется и температура снижается. Расширительный клапан понижает давление, вызывая испарение некоторых CO2. Двухфазная смесь проходит через испаритель, поглощая тепло из камеры до перегрева. Внутренний теплообменник передает некоторое количество тепла между горячей и холодной сторонами цикла для улучшения эффективности цикла.
На этом графике показаны массовый расход, входная мощность изэнтропийного компрессора и расход тепла в цикле. Скорости теплового потока охладителя газа и испарителя представляют собой отвод тепла и поглощение тепла цикла, в то время как скорости теплового потока IHX представляют собой теплопередачу внутри цикла внутренним теплообменником.
На этом графике показаны давление и температура в различных точках цикла. Давление в испарителе поддерживается на уровне около 3,5 МПа, а давление в газоохладителе - номинально около 10 МПа, что выше CO2 (R744) критического давления 7,4 МПа. Следовательно, это транскритический холодильный цикл. Давление охладителя газа изменяется в ответ на изменение температуры окружающей среды. При более низких температурах окружающей среды давление охладителя газа может падать до подкритических давлений.
Поскольку двухфазная смесь поступает в испаритель, температура T5 на входе испарителя также является температурой насыщения. Поэтому T6 - T5 представляет собой перегрев в испарителе, который управляется расширительным клапаном.
На этом графике показаны кривые давления компрессора и расхода при различных скоростях вращения вала. Вращающийся вал здесь не смоделирован; контроллер непосредственно устанавливает скорость вала для создания необходимого расхода.
Этот рисунок показывает эволюцию состояний жидкости в цикле транскритического охлаждения во времени. 6 точек цикла - вход компрессора, вход конденсатора, вход горячей стороны внутреннего теплообменника, вход расширительного клапана, вход испарителя и вход холодной стороны внутреннего теплообменника, которые измеряются датчиками, S1 для S6 в модели. Эти измерения строятся на диаграмме давления-энтальпии. Контуры являются изотермами CO2 (R744).
Следующие две фигуры изображают свойства жидкости CO2 (R744) как функцию давления (p) и нормализованной внутренней энергии (unorm) и как функцию давления (p) и специфической внутренней энергии (u) соответственно. Жидкость представляет собой
переохлажденная жидкость, когда -1 < = unorm < 0;
двухфазная смесь, когда 0 < = unorm < = 1;
перегретый пар, когда 1 < unorm < = 2.
Данные о свойствах текучей среды предоставляются в виде прямоугольной сетки в p и unorm. Поэтому сетка в терминах p и u является непрямоугольной.
Данные о свойствах CO2 (R744) жидкости можно найти в CO2PropertyTables.mat.
