气液分离器对两相流引射制冷系统性能影响的研究

摘要

在两相流引射制冷系统中，气液分离器是其中一个重要部件，合适的气液分离器尺寸和结构，可以起到比较好的气液分离的效果，进而提高引射器的引射比及整个制冷系统的性能；引射器是另外一个重要的部件，用引射器来代替膨胀阀，可以回收高压工质的压力能，降低压缩机耗功，从而提高制冷系统的性能。本文对以R134a为制冷剂工质的两相流引射制冷系统实验台进行了改进，设计了新的气液分离器，并对其部件和系统性能进行了模拟和实验研究。首先利用FLUENT软件对原、新气液分离器内的流体流动分别进行了二维和三维的数值模拟，并对得到的液相分布云图、液相速度云图和气相速度云图作了对比分析。利用CFX软件对引射器的内部流体的流动进行了数值模拟，分析了引射器内部流体流动状况。其次，对R134a引射制冷系统进行了实验分析，比较了原、新气液分离器的分离效果，分析了在使用新气液分离器的制冷系统中，喷嘴第一喉部当量直径和第二喉部直径对引射器性能以及整个制冷系统性能的影响，并在相同引射器几何参数条件下，对实验和模拟结果进行了对比分析。
　　本研究主要内容包括：⑴新设计的气液分离器的气液分离效果得到显著提高。在引射器几何尺寸和工况相同的条件下，使用新设计的气液分离器的两相流引射制冷系统的主蒸发器的制冷量远大于辅助蒸发器的制冷量，系统主蒸发器起主要作用。与原系统相比，新系统主蒸发器的制冷量占总制冷量的百分比大大提高，根据工况条件的不同，系统主蒸发器的制冷量占总制冷量的百分比由原来的21.1％~27.8%提高到82.2%~87.3%。⑵使用新设计气液分离器的两相流引射制冷系统引射器的引射比得到了显著提高。在引射器几何尺寸和工况相同的条件下，新制冷系统中引射器的引射比远大于原系统中引射器的引射比。根据工况条件的不同，引射器的引射比由原来的0.2~0.46提高到0.56~0.64。⑶使用新设计气液分离器的两相流引射制冷系统的总制冷量及COP与原系统的总制冷量和系统COP基本相同。但由于新制冷系统中主蒸发器制冷量占主导地位，而主蒸发器中蒸发温度稍低于辅助蒸发器，因此可以认为新系统的能量品质得到了改善。⑷将模拟结果与实验结果对比发现，随第一喉部当量直径的增大，模拟和实验的引射比均先减小后增大，而随第二喉部直径的增大，则先增大后减小，在两种情况下模拟引射比结果误差较大。通过多次实验证实，第一喉部当量直径不能小于1.8mm，第二喉部直径不能小于1.4mm，否则实验工况不能维持稳定。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2引射器引射循环系统的简介

1.3两相流引射制冷系统的国内外研究现状及进展

1.4 课题组前期研究现状

1.5 本文主要研究工作

第二章 气液分离器和引射器内流体流动的数值模拟

2.1 气液分离器内部流动的模拟过程

2.2 气液分离器模拟结果及分析

2.3 引射器内流体流动的模拟过程

2.4 引射器模拟结果及分析

第三章 两相流引射制冷系统的实验研究

3.1 实验研究的内容

3.2 实验装置介绍

3.3 实验运行操作步骤

3.4 实验数据处理

3.5 本章小结

第四章 实验结果与分析讨论

4.1 气液分离器的影响

4.2 引射器几何参数的影响

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

附录

致谢