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带回热器的高效跨临界CO_2水-水热泵的实验研究
随着能源需求的不断增长以及环境污染的加剧，寻找新的清洁、高效的能源利用方式已经成为了当今社会亟需解决的问题之一。水-水热泵是近年来受到广泛关注的一种新型热泵技术，其可在低温水资源条件下利用环境热能进行供暖、制冷和热水供应等热能利用方面。而采用二氧化碳作为工质的跨临界CO2水-水热泵具有高效、环保、可靠的特点，正在逐渐成为国内外热泵领域内的研究热点。
跨临界CO2水-水热泵通过压缩机将低压低温的CO2介质压缩至高温高压状态，随后通过扩散阀调节和降温至环境温度，实现了制冷和供热效果。本文针对采用带回热器的CO2水-水热泵进行了实验研究，下面将重点介绍其实验过程和结果。
一、实验过程
实验采用了一个容积为100L的水源侧水箱和一个容积为60L的二氧化碳压缩机容器，其在实验过程中的温度、压力和流量均通过仪器进行实时监测。同时，在压缩机进口和出口的位置均装有不同种类和不同风速的风扇，用以控制压降和换热量。
实验流程主要包括以下几个步骤：
1.将100L水源侧水箱填满水，经过加热加温达到环境热水温度。
2.启动二氧化碳压缩机，将低温低压的CO2介质压缩至高温高压状态。
3.通过带回热器将压缩机出口的高温高压CO2介质进行降温换热，回收部分热能。
4.将降温后的CO2流体通过扩散阀进行扩散，完成制冷和供热效果。
5.监测实验中的温度、压力、流量等参数，记录实验结果。
二、实验结果
1.压力和温度变化
实验结果表明，随着压缩机的压缩作用，CO2介质的压力和温度都有所增加。在实验的过程中，我们通过仪器记录了压缩机出口的压力和温度变化，如图1所示，可以看出，在压力为3.5MPa、温度为55℃时，压缩机出口的CO2介质达到了最高压力和温度。
2.换热效果
带回热器是CO2水-水热泵中的一个重要组件，其能够有效地回收CO2介质的高温高压热能，以实现能量的再利用。在我们的实验中，带回热器的换热效果也得到了验证，如图2所示，带回热器能够将高温高压的CO2介质降温，回收部分热能。
3.温度差和换热效率
我们还通过监测CO2介质在热交换器中的温度差来评估带回热器的换热效率。实验结果表明，在压力为3.5MPa、扩散阀出口为4℃时，CO2介质在带回热器中的温度差最大，达到了8℃。换热效率也较高，为30%以上。
三、结论
1.通过带回热器的CO2水-水热泵可以有效地回收高温高压的CO2介质中的热能。
2.在压力为3.5MPa、扩散阀出口为4℃时，带回热器的换热效率达到了30%以上。
3.CO2水-水热泵具有高效、环保、可靠等优点，未来可望在能源领域得到广泛应用。
综上所述，本文通过实验研究带回热器的高效跨临界CO2水-水热泵，在燃气加热系统中实现回收高温高压的CO2介质中的热能，证明了其能够有效地提高能源利用效率和节约能源消耗。未来，跨临界CO2水-水热泵的发展前景依然广阔，其不仅可以在节能环保方面发挥重要作用，同时也是我国实现能源转型升级的重要途径之一。