基于多喷射器的太阳能喷射制冷系统特性研究

摘要

目前我国环境问题与能源短缺现象日益严重，对新能源的开发与利用受到国家以及科研工作者的重视，其中太阳能喷射制冷因其结构简单，运行方便可靠以及系统耗电能较少等优点备受重视，但单喷射器的太阳能喷射制冷系统效率低下，限制了其应用发展，故本文提出了设置多喷射器的太阳能喷射制冷系统并对其运行进行优化研究。
　　本文喷射制冷系统选取R134a为制冷剂，首先以气体动力学理论为基础用FORTRAN语言编制了喷射器的结构设计程序以及喷射系数的计算程序；其次搭建了以R134a为制冷剂的喷射制冷系统实验台并对喷射器的工作特性进行了研究，研究了运行工况（发生温度、蒸发温度、冷凝温度）以及混合室直径对喷射器性能的影响。实验结果表明：在喷射器结构尺寸一定时，一次气体流量随着发生温度的升高而增大；在喷射器结构尺寸以及发生温度一定时，二次气体流量随着蒸发温度的升高而增大，随着冷凝温度得升高先不变后迅速减小；在喷射器结构尺寸以及蒸发温度与冷凝温度都不变时，二次气体流量与喷射系数都随发生温度的升高而先增大后又逐渐较小，即在给定喷射器结构尺寸与蒸发温度以及冷凝温度时，存在一个最优的发生温度使喷射器的性能最大，偏离此值时，喷射器的抽吸性能恶化。在喷嘴几何尺寸以及发生温度、蒸发温度不变时，随着混合室直径增大，一次气体流量不变，二次气体流量逐渐增大，喷射器的临界冷凝温度降低，但喷射器的抽吸性能增强。
　　本文利用TRNBuild对太原市154m2一层小型别墅夏季冷负荷进行了模拟，并以此为基础设计了太阳能喷射制冷系统，并用TRNSYS仿真软件对典型气象日单喷射器的太阳能喷射制冷系统以及多喷射器的喷射制冷系统进行了优化模拟。研究表明：对于单喷射器的太阳能喷射制冷系统，蒸发温度不变，随室外温度的变化调节发生温度时系统的运行性能优于不随室外温度的变化调节发生温度的运行性能，前者制冷量比后者高12％左右，系统COP高15.4%~60%，前者太阳能平板集热器的效率也优于后者；在蒸发温度恒定，随室外温度变化切换喷射器的运行，设置双喷射器的喷射制冷系统运行优于单喷射器的喷射制冷系统运行，前者系统运行时长比后者长一个半小时左右，制冷量比后者高4.8%~15.3%，COP比后者高10%左右；太阳能喷射制冷系统中喷射器的最优个数为3个，设置3个喷射器的喷射制冷系统制冷量比设置双喷射器的喷射制冷系统制冷量高2.8%，COP高7%，设置四个喷射器的太阳能喷射器性能虽然优于前者，但差别不大且系统运行稳定性不如前者，从设备初投资以及系统稳定性而言，太阳能喷射制冷系统中喷射器的最优个数为3个；最后模拟了设置三喷射器的太阳能喷射制冷系统在典型气象周（7.9~7.15）的连续运行，并与建筑逐时冷负荷做了比较，系统某些天制取的冷量远高于建筑的冷负荷，可以通过在喷射制冷系统中增加蓄冷装置储存起来供喷射制冷系统无法运行时供给建筑。

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第一章 绪论

1.1 课题来源和研究背景及意义

1.2 太阳能制冷技术研究

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 喷射器的设计计算

2.1 喷射器的工作原理

2.2 喷射器的分类

2.3 喷射器设计模型

2.4 喷射器的设计程序

2.5 本章小节

第三章 喷射器特性的实验研究

3.1 实验装置及喷射制冷系统设计

3.2 实验准备、步骤及方案

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 太阳能喷射制冷系统及其供冷建筑仿真模型的构建

4.1 太阳能喷射制冷系统的模型

4.2 系统部件及计算模型

4.3 模拟软件

4.4 本章小结

第五章 设置多喷射器的太阳能喷射制冷系统的优化

5.1 太阳能喷射制冷系统的仿真

5.2 仿真结果分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要工作及结论

6.2 存在的问题及展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文