文献综述

1.背景意义

近年来，随着环境保护逐渐被世界各国重视，布雷顿制冷机也开始被研究者们重视起来。因为布雷顿制冷机是以完全无公害的空气来作为工质，同时布雷顿循环具有典型的热力学特性。特别是在联合国的蒙特利尔协议已明确规定2030年前全世界完全停止使用含氟制冷剂的大环境下，对于布雷顿制冷机组的研究显得更加重要。

2.研究进展

目前，全世界关于布雷顿制冷循环的研究已经取得了很大进展。一般的布雷顿制冷循环^[1-3]已经很成熟了。也有人在一般布雷顿制冷循环上又研究出了具有回热的布雷顿制冷循环^[4-7]，这种带回热的循环降低了压缩机的压降，对提高制冷率和制冷系数有很大帮助，现在研究的布雷顿制冷循环基本是带回热的。随着应用的要求，具体的小型反向布雷顿循环制冷机也已经研制了出来。下面来就具体研究内容作进一步综述。

2.1国内研究进展

首先是一般反向布雷顿循环，也就是不带回热的布雷顿制冷循环。这种循环的研究被分为恒温热源下的和变温热源下的。林比宏等在不可逆布雷顿制冷循环的性能优化中研究的是恒温热源下的布雷顿制冷循环，基于不可逆布雷顿制冷循环的模型，导出了制冷机基本优化关系所满足的方程，得到了制冷率和制冷系数与其他参数（例如压比、压缩机进口温度等）之间的优化关系曲线，并讨论得到了为提高循环性能应尽可能减小内不可逆度的重要结论^[1]。周圣兵和屠友明等研究的都是变温热源的布雷顿制冷循环，分别研究了变温热源下系统的初参数压缩膨胀效率、工质热容率、热源热容率和总热导率对制冷率密度的影响^[2]，以及热导率分配和热源热容率对制冷率、制冷系数的影响^[3]。

然后是带回热的布雷顿制冷循环。陈林根^[4-5]对带有回热的布雷顿制冷循环进行了深入研究，在恒温热源实际回热式布雷顿制冷循环性能分析中对制冷率和制冷系数进行分析，在总热导率一定时分配吸热、放热、回热面上的热导率，或者在总换热面积一定时分配吸热、放热、回热面积，由此得到最佳制冷率和制冷系数的优化分配方案^[4]；其在传热不可逆回热式布雷顿制冷机分析中研究了恒温和变温热源条件下内、外均不可逆的实际闭式回热式布雷顿制冷循环性能。用压缩机和膨胀机效率、回热器有效度和压力恢复系数来表征循环中的内不可逆性。用高、低温侧换热器有效度和高、低温热源的有限热容率来表征循环中的外不可逆性。分析得到这些因素对循环的制冷率和制冷系数有着很大影响,存在着对应于最佳制冷率和制冷系数的高、低温侧换热器和回热器有效度间的最佳匹配,并且存在着对应于最大制冷系数的最佳压比^[5]。屠友明等在实际回热式布雷顿制冷机性能优化中分析指出存在使制冷率最佳的吸、放热面热导率，并存在使制冷系数最佳的吸、放热面热导率，但两者并不统一，所以存在双重最优的热导率分配，同时还存在使制冷系数最佳的压缩膨胀比，和使制冷率最佳的工质与热源热容率最佳匹配值^[6]。回热式布雷顿制冷循环的性能优化中林比宏等通过分析，能够得到循环的最佳制冷率和与之相应的性能系数的关系曲线、最大制冷率及其相应的最佳性能系数关系曲线以及输入功率随压比变化优化特性曲线，并指出内不可逆性对布雷顿制冷循环的显著影响，减小其影响可提高系统循环性能^[7]。