Con el creciente aumento de la conciencia ambiental en la sociedad internacional, los problemas de destrucción de la capa de ozono y el efecto invernadero han recibido una atención continua y amplia. Cada vez más académicos centran su atención en refrigerantes ecológicos. El CO2 es valorado por su simplicidad, disponibilidad, seguridad y buenas propiedades de transferencia de calor y flujo. Este artículo analiza y resume los avances en la investigación sobre pequeñas máquinas expansoras bifásicas gas-líquido de CO2 y descubre que reemplazar la válvula de estrangulamiento por una máquina expansora de CO2 en el ciclo puede mejorar eficazmente la eficiencia de refrigeración del sistema. Los cálculos muestran que el ciclo transcrítico de CO2 con máquina expansora tiene eficiencias de refrigeración y calefacción mayores en un 6,9% y 4,6%, respectivamente, en comparación con el ciclo R134a, y un 25,76% y 16,17% mayor que el ciclo con válvula de estrangulamiento; cuanto mayor es la eficiencia isentrópica de la máquina expansora de CO2, mayor es la eficiencia de refrigeración y calefacción del sistema. Si la eficiencia isentrópica supera el 32%, el rendimiento del sistema con máquina expansora de CO2 es mejor que el del sistema con un regenerador. Las diferentes máquinas expansoras de CO2 presentan diferentes eficiencias, fugas y pérdidas por fricción debido a sus estructuras: las expansoras de pistón y rotor son simples pero presentan pérdidas significativas por fugas; las expansoras de paletas deslizantes, rotativas y de espiral han mejorado significativamente la eficiencia, pero son más complejas, difíciles de fabricar y tienen mayores costos; al mismo tiempo, se proponen soluciones para problemas actuales, como un diseño razonable para reducir fugas y pérdidas por fricción, transferir potencia de compresión al compresor, añadir otros gases durante la expansión y diseñar máquinas expansoras de CO2 con razón de expansión ajustable. Actualmente, la investigación sobre máquinas expansoras de CO2 se centra principalmente en laboratorios y tienen poca aplicación en la ingeniería. Por lo tanto, en el futuro debe combinarse la experimentación y la teoría para investigar aún más la mejora de la eficiencia de las máquinas expansoras de CO2 y el desarrollo tecnológico de componentes clave.

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