用于CO2热泵热水器的可调喷射器特性研究

摘要

随着人们对环境问题的日益关注，自然工质CO2以其环境友好性再度兴起，CO2在热泵系统中的应用成为研究的热点。研究人员发现在CO2跨临界循环系统中引入喷射器，代替节流阀回收一部分膨胀过程中的压力能，不仅解决了节流损失大的问题，提高了压缩机的吸气压力，节省了压缩机的输入功，而且使换热流体分布更均匀，降低了蒸发器的压降，增大了蒸发器换热系数。在此基础上，本文提出了一种新型可调喷射器方案，即在固定结构式喷射器内设置喷针来调节喷射器几何参数，并围绕用于CO2热泵热水器的可调喷射器开展研究，主要内容如下：
　　 1、对喷射器的工作原理进行热力学分析，编写了可调喷射器设计软件，并完成了可调喷射器设计；
　　 2、设计实验方案，调节喷针，研究喷射器几何尺寸和工作参数对喷射器性能的影响，并对结果进行分析和总结；
　　 3、在对喷射器内流动和混合机理进行深入研究的基础上，结合实验结果，建立喷射器二维数值模拟模型；
　　 4、完成可调喷射器数值模拟，得到其内部压力、速度以及温度分布情况，对模拟结果进行分析总结。热水器

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景

1.2 课题研究的意义

1.3 国内外CO2热泵热水器系统的研究

1.4 国内外喷射器发展状况及CFD在喷射器研究中的应用

1.5 本文研究的主要内容

第2章 可调喷射器的设计和性能研究

2.1 喷射器的工作原理

2.2 可调喷射器设计

2.2.1 可调喷射器设计思想

2.2.2 可调喷射器引射系数计算模型

2.3 可调喷射器的实验研究

2.3.1 实验装置介绍

2.3.2 实验内容和方法

2.3.3 实验结果与分析

2.4 本章小结

第3章 喷射器数值模拟理论基础

3.1 喷射器内流动和混合机理

3.2 两相流数值模拟方法

3.2.1 拉格朗日--拉格朗日方法

3.2.2 欧拉--拉格朗日方法

3.2.3 欧拉--欧拉方法

3.3 混合模型控制方程

3.3.1 连续方程

3.3.2 动量方程

3.3.3 能量方程

3.4 相界面源项

3.5 流动主体的确定

3.6 液滴或气泡的直径

3.7 本章小结

第4章 可调喷射器二维数值模拟

4.1 FLUENT

4.2 喷射器物理模型建立

4.3 可调喷射器二维数值模拟

4.3.1 网格的划分

4.3.2 物性参数

4.3.3 湍流模型

4.3.4 求解方法

4.3.5 边界条件

4.4 模拟结果与实验结果的对比

4.5 可调喷射器内的流动分析

4.5.1 喷射器内流场分布云图

4.5.2 不同混合室截面积下流体的流动分析

4.5.3 不同喷嘴喉部面积时喷嘴出口径向压力的分布

4.5.4 不同喷嘴喉部面积时混合流体出口干度

4.5.5 喷嘴喉部面积大小与工作流体质量流量以及引射系数之间的关系

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 存在的问题和展望

参考文献

附录 喷射器尺寸计算中使用的气体动力函数

作者简介及硕士期间发表论文情况

致谢