蒸汽喷射式制冷喷射器优化设计与实验研究

摘要

随着社会经济的快速发展,日益凸显出的能源短缺和环境恶化问题已成为全世界共同关注的焦点。蒸汽喷射式制冷技术与传统压缩式制冷技术相比,利用低品位热能驱动,使用水等环境友好型制冷剂,且系统结构简单、不含运动部件、可靠性高,是一种绿色制冷方式。符合我国当前“节能减排”的能源发展战略。
　　 喷射器作为喷射式制冷系统的核心部件,在很大程度上影响了系统的性能。因此,国内外很多学者都在致力于优化喷射器的结构设计,以期望提高喷射式制冷系统的效率。本文在对喷射器的理论研究基础上设计了不同结构的喷射器,通过搭建的蒸汽喷射式制冷系统实验台进行实验研究,分析不同工况条件和喷射器结构对喷射器及其系统的性能影响,优化喷射器的结构设计。实验工作蒸汽温度、蒸发温度和冷凝压力的变化范围分别为100～120℃、5～15℃和1.5～4.5kPa。两组不同结构的喷射器中,喷嘴喉部直径都是2mm,出口直径为8mm和10mm;扩压器恒定截面长度为90mm和150mm。
　　 实验研究表明,临界背压是影响喷射器性能的关键因素;降低工作蒸汽温度和提高蒸发温度都可以提高系统COP,但是前者在较低临界背压下运行,后者可以在较高临界背压下运行;喷射器恒定截面长度以及喷射器喷嘴出口与喉部面积比改变,系统COP基本不变,但是改变临界背压。此外,在蒸发温度15℃、工作蒸汽温度100℃时,系统的COP可高达1.131,远高于文献中的实验结果。本文的研究结果将为高效喷射器的设计和蒸汽喷射式制冷系统的运行工况提供理论参考。