面向冰箱变负荷的可调面积比喷射器的特性研究

摘要

随着经济的发展，冰箱的使用量不断增加，制冷能耗总量攀升，冰箱节能成为一个热点研究方向。压缩/喷射式冰箱混合制冷系统通过喷射器减少节流损失，提高压缩机的吸气压力，减少压缩机功耗，从而降低系统能耗，对节能十分有益。然而，当受外界环境及存储食物的变化等多种因素的影响使得冰箱制冷负荷发生变化时，定面积比的喷射器可能导致系统效率较低。本文针对双温冰箱，将变面积比喷射器引入到压缩/喷射式混合制冷系统中，探究变面积比喷射器适应冰箱变负荷的能力。该研究对冰箱节能具有重要的理论意义和应用价值。本文主要研究工作如下:
　　1、设计了固定工况下定面积比喷射器的几何参数。针对给定的冰箱参数，计算出压缩/喷射式冰箱制冷系统中两个储藏室的制冷负荷，确定出喷射器的质量流量要求及工况要求。结合相关经验及喷射器手册，设计出喷射器初始几何尺寸。
　　2、优化了喷射器的几何尺寸，提高了喷射器的性能。运用计算流体力学软件，依次优化喷射器的关键几何参数:喷嘴出口直径、面积比、等压混合室长度，使设计的喷射器在满足冰箱制冷需求的同时，具有高的引射比。
　　3、研究了可调面积比喷射器的性能，表明可调面积比喷射器可满足冷藏室和冷冻室变负荷的需求。通过仿真，模拟针阀移动，改变喷嘴处流体实际流动横截面积，探究一、二次流质量流量及引射比的变化。结果表明，通过针阀可调节一次流质量流量，二次流质量流量可相应得到调节，因此，可调面积比喷射器具有适应冰箱变负荷的能力。
　　4、探究了背压变化时可调面积比喷射器的性能。模拟几组不同的针阀堵塞率时，改变背压，探究喷射器性能的变化情况。当增大背压时，二次流质量流量及引射比下降，然而，在一定范围内，喷射器仍可保持着较高的引射比。

目录

声明

主要符号表

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 喷射器性能的研究

1．2．2 压缩／喷射式冰箱混合制冷系统的研究

1．3 本文的主要研究内容

第2章 喷射器基本理论与数值模拟研究

2．1 喷射器及其工作原理

2．2 喷射器的性能评价指标

2．3 喷射器的工况参数

2．4 喷射器数值模拟

2．4．1 控制方程

2．4．2 湍流模型

2．5 本章小结

第3章 应用于压缩／喷射式冰箱制冷系统的喷射器设计

3．1 压缩偾射式冰箱制冷系统

3．1．1 系统简述及工作过程

3．1．2 冰箱系统制冷负荷计算

3．2 喷射器初始模型设定

3．2．2 喷射器工况要求

3．2．3 喷射器初始尺寸的设计

3．3 喷射器仿真研究

3．3．1 Fluent软件介绍

3．3．2 建立模型

3．3．3 Fluent求解参数设置

3．3．4 网格无关性验证

3．3．5 模型验证

3．3．6 喷射器初始模型的流场分析

3．4 本章小结

第4章 喷射器尺寸优化及可调面积比喷射器的研究

4．1 喷射器关键几何参数的优化

4．1．1 喷嘴出口直径的优化

4．1．2 喷射器面积比的优化

4．1．3 喷射器等压混合室长度的优化

4．1．4 不同背压下喷射器的性能分析

4．2 冰箱系统内可调面积比喷射器的研究

4．2．1 可调面积比喷射器的设计

4．2．2 针阀堵塞率对喷射器性能的影响

4．2．3 背压对可调面积比喷射器性能的影响

4．3 本章小结

5．1 工作总结

5．2 主要创新点

5．3 课题展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的项目