The inclusion of an expander with work recovery provides two advantages for transcritical CO2 refrigeration cycles: the COP is improved and the exhaust pressure of the main compressor is lowered. Several designs of expanders have been proposed for this application and some prototypes have been tested already. In our laboratory a three-stage expander has been developed, which replaces the throttle valve of the normal refrigeration cycle and expands into the two-phase region. For optimum integration into the overall system it is proposed to install a vapour-liquid separator between the second and third stage of expansion. The vapour is guided back to the third expander stage whereas the liquid is supplied to the cooling stations via thermostatic or electronic expansion valves.

Carbon dioxide is again becoming an important refrigerant. While the thermophysical properties are well known there is a lack of data on its heat transfer characteristics.In this study, heat transfer coefficients for nucleate boiling of carbon dioxide are determined using a standard apparatus for the investigation of pool boiling based on a set-up from Karlsruhe [D. Gorenflo, J. Goetz, K. Bier. Vorschlag fur eine Standard-Apparatur zur Messung des Warmeubergangs beim Blasensieden. Warme-und Stoffubertragung 16 (1982), 69-78; J. Goetz, Entwicklung und Erprobung einer Normapparatur zur Messung des Warmeubergangs beim Blasensieden. Dissertation Universitat Karlsruhe (1980).] and built at our institute. Electrically heated horizontal cylinders with an outer diameter of 16 mm and a length of 100 mm are used as heating elements. Measurements with constant heat flux are performed for different wall materials and surface roughnesses. The heat transfer is investigated within the pressure range of 0.53 <= p <= 1.43 MPa (0.072 <= p/p(c) <= 0.190) and a temperature range of -56 <= t <= -30 degrees C, respectively. Heat fluxes of up to 80,000 W m(-2) are applied.The influences of wall material and roughness on the heat transfer coefficient are evaluated separately. The obtained coefficients are compared to generally accepted correlations and to experimental results of other authors, who used similar configurations with copper tubes and carbon dioxide. These are the only previous experimental data, which could be found. Results for copper, stainless steel and aluminium as wall materials are presented. (C) 2005 Elsevier Ltd and IIR. All rights reserved.

Le modele mathematique d'une petite machine de refrigeration a intermittence est presente. Pour le refrigerant R600a (Isobutane), de falbies quantites de remplissage du refrigerant sa repercute sur le rendement au niveau de l'absorption comparativement a une grande quantite d'huile dans le compresseur hermetique. La sorption transitoire du refrigerant dans l'huile a ete examinee experimentalement et les parametres importants ont ete determines. Pour decrire l'ecoulement diphasique dans les echangeurs thermiques une correlation concluante a pu etre verifiee. La modele a ete valide a l'aide des mesures sur la machine d'un refrigerateur frigorifique menager, tenant compte du fait que les mesures ont ete realisees avec differentes quantites de remplissage du refrigerant et sur deux tubes capillaires. Le changement temporaire de la distribution du refrigerant dans le cycle a pu etre decrite par une simulation. On a pu montrer que les temperatures dans le carter de vidange du compresseur agissent sur le remplissage de l'evaporateur avec le retrigerant et donc sur la surchauffe.

L'efficacite thermodynamique du processus transcritique avec du dioxyde de carbone, a une temperature de 30-45°C, a la sortie de l'echangeur de chaleur haute pression, peut etre sensiblement amelioree si l'on utilise une machine de detente-compression. Il est montre que, non seulement la puissance frigorifique specifique augmente, mais aussi que l'utilisation du surplus de travail de detente, pour la compression du deuxieme etage, permet une amelioration remarquable. Pour la realisation de la machine de detente-compression, il a ete propose l'utilisation d'une machine a piston fonctionnant sur la base du piston libre. Cette machine est efficace: principe simple de fonctionnement, utilisation de plusieurs parametres, compatibilite. Grâce a la haute pression de la machine, il est possible d'obtenir un rendement de 78 %, ce qu'il est impossible d'obtenir avec une machine de detente simple.

La transmission de chaleur lors de l'ébullition nucléée a été déterminée expérimentalement pour les mélanges R-12/R-113, R-22/R-12, R-13/R-12, R-13/R-22 et R-23/R-13. Aux fins de comparaison ont été étudiés les cinq fluides frigorigènes purs correspondants. Une plaque de cuivre avec A = 3 cm2, chauffée électriquement, a servi d'échangeur thermique.