In diesem Artikel wird ein neuartiger CO2-Kältekreislauf vorgestellt, der nicht-azeotrope Kältemittelmischungen als Arbeitsmittel im mechanischen Unterkühlungszyklus verwendet, um das CO2-Fluid am Ausgang des Gaswärmetauschers zu unterkühlen. Der Zyklus erreicht bei optimalem Verdichtungsdruck und optimalem Unterkühlungsgrad die maximale Leistungszahl (COP). Maximaler COP, optimaler Verdichtungsdruck und Unterkühlungsgrad stehen in engem Zusammenhang mit dem Temperaturgleiten der Kältemittelmischung. Bei Auswahl eines Mischkältemittels mit angemessenem Temperaturgleiten als Kältemittel des mechanischen Unterkühlungszyklus kann die Energieeffizienz des CO2-Kältekreislaufs deutlich gesteigert und der Verdichtungsdruck gesenkt werden. Im Vergleich zum Basis-CO2-Kältekreislauf kann bei einer Verdampfungstemperatur von -40 ℃ und einer Umgebungstemperatur von 35 ℃ der Gesamteffizienzgrad (COP) des R32/R152a(40/60)-Kreislaufs um 46,53 % erhöht und der CO2-Verdichtungsdruck um 2,758 MPa gesenkt werden. Das Ausmaß der COP-Steigerung hängt wesentlich vom Temperaturgleiten der Kältemittelmischung ab, weshalb für den mechanischen Unterkühlungszyklus Mischkältemittel mit angemessenem Temperaturgleiten empfohlen werden. In warmen und heißen Klimazonen sowie in Kühl- und Gefrieranwendungen bei niedrigen Temperaturen ist die Leistungssteigerung des nicht-azeotropen Mischkältemittels im mechanischen Unterkühlungszyklus für überkritisches CO2 besonders deutlich.

CO2;nicht-azeotropes Gemisch;mechanische Unterkühlung;Kältekreislauf;Temperaturgleiten