利用汽车冷却废热驱动的喷射式制冷装置理论研究

摘要

随着汽车技术的发展，汽车空调技术也日益完善，性能也越来越先进。目前所应用的基本都是蒸气压缩式空调系统，随着汽车保有量越来越大，汽车的能源消耗在总能源消耗中所占的比例越来越高，汽车节能问题也成为了各国关注的焦点。同时，由于汽车燃烧效率的低下，致使大量的能量被排放到大气中，不仅浪费能源，还会造成环境污染。因此可以利用这些低品位的汽车废热来驱动的喷射式制冷系统是解决这些问题的途径之一。 本文的研究目的是为制冷量为11.63kw，载客量为20～30人的中巴车设计一套利用汽车冷却废热驱动的喷射式制冷系统，并对其性能进行分析：同时对其核心部件一喷射器的性能、结构进行了重点研究。在理论研究的基础上，设计一套利用汽车冷却废热驱动的喷射式制冷系统的实验台。本文的主要研究内容如下： 1.在一维喷射器性能分析和结构设计模型的基础上，分析了喷射器的工作特点，研究了喷射器结构设计与工作参数之间的关系。并给出了部分结构设计的经验公式。 2.求解喷射器二维轴对称、可压缩流动模型，利用流体动力学软件Fluent对喷射器内部流场进行模拟，得出工作参数与喷射器性能的关系。同时对喷射器结构尺寸进行优化，得出其最优值。 3.设计一套利用汽车冷却废热驱动的喷射式制冷系统，以R123为制冷剂，改变喷射式系统的工作参数，得出工作参数与系统性能之间的关系。 4.在理论研究的基础上，设计以电热水箱代替发动机散热器的喷射式制冷系统实验台，并对喷射式制冷系统装置的主要设备进行设计计算。 5.利用气-液喷射器可以将吸入口液体升压到高于工作压力的特性，提出了以气-液喷射器作为辅喷射器替代机械泵的新型双喷射式制冷系统。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1汽车空调的发展现状

1.1.1汽车空调的历史

1.1.2汽车空调的发展方向

1.1.3汽车空调系统的组成及特点

1.2利用汽车废热驱动的新型汽车空调系统简介

1.2.1氢化物汽车空调系统

1.2.2固体吸附式汽车空调系统

1.2.3吸收式汽车空调系统

1.2.4喷射式汽车空调系统

1.3利用汽车冷却废热驱动的喷射式制冷系统研究现状

1.3.1喷射式制冷理论循环分析及热力计算

1.3.2喷射器设计理论的发展

1.3.3喷射式制冷在空调工程中的应用

1.4本课题的研究任务

第二章 喷射器的性能计算和结构设计

2.1喷射器的工作原理

2.2喷射器的性能计算

2.2.1喷射器的热力学过程

2.2.2喷射器的热力学模型

2.3喷射器的结构设计

2.3.1喷嘴的结构设计

2.3.2混合室的结构设计

2.3.3扩压室的结构设计

2.4本章小结

第三章 喷射器的计算流体动力学模型

3.1控制方程的建立

3.2基本方程的离散与求解

3.2.1通用形式的基本方程

3.2.2方程的离散

3.2.3离散方程的推导

3.2.4离散方程的求解

3.2.5收敛判断

3.3壁面边界的处理

3.4本章小结

第四章 利用Fluent软件对喷射器流场进行模拟及优化

4.1 Fluent软件介绍

4.2数值模拟过程

4.2.1计算模型的结构和尺寸

4.2.2动态模拟过程

4.2.3喷射器内流场计算结果的分析

4.3喷射器工作参数与内部流动关系的研究

4.3.1出口压力的影响

4.3.2工作流体压力的影响

4.3.3被引射气体压力的影响

4.3.4结论

4.4喷射器结构对性能影响的研究

4.4.1喷嘴结构的选择

4.4.2混合室结构对喷射器性能的影响

4.4.3扩压室结构对喷射器性能的影响

4.4.4喷嘴安装位置对喷射器性能的影响

4.4.5优化后所得的结果

4.5本章小结

第五章利用汽车冷却废热驱动的喷射式制冷系统的设计

5.1利用汽车冷却废热驱动的喷射式制冷系统的描述

5.2工作工况对喷射式制冷系统性能的影响分析

5.2.1工作温度对喷射式制冷系统的影响

5.2.2冷凝温度对喷射式制冷系统的影响

5.2.3蒸发温度对喷射式制冷系统的影响

5.3利用汽车冷却废热驱动的喷射式制冷系统的实验装置设计

5.3.1实验装置系统设计的工作原理

5.4利用汽车冷却废热驱动的喷射式制冷装置主要设备的设计

5.4.1喷射器的设计

5.4.2冷凝器和蒸发器的设计

5.4.3加热器的设计

5.4.4节流阀的设计

5.5本章小结

第六章新型双喷射式制冷系统

6.1气—液喷射器简介

6.2气—液喷射器模型的建立

6.2.1气—液喷射器的热力过程

6.2.2气—液喷射器的数学模型

6.3新型双喷射式制冷系统

6.3.1新型双喷射式系统的工作过程

6.3.2系统热平衡方程

6.4工作工况对新型双喷射式制冷系统性能的影响分析

6.5本章小结

结论和展望

参考文献

攻读学位期间所发表的学术论文

致谢