高冷凝温度下两级喷射式制冷系统研究

摘要

日益增长的能源消耗如今已成为严峻的社会发展瓶颈。如果可以推广利用余热驱动的制冷系统，可以有效减少化石燃料的消耗以及温室气体的排放。喷射式制冷系统可以有效利用余热或太阳能，是理想的环保型制冷系统之一。不仅如此，喷射式制冷系统还兼具结构简单，运行可靠，初投资低等特点。为了使喷射式制冷系统能在高冷凝温度工况下稳定工作，提升其实用性，本课题着重研究可以在高冷凝温度下正常工作的两级喷射式制冷系统，并在不同工况下研究喷射器的工作特性。主要研究内容与主要结果如下:
　　1)阐述了喷射式制冷系统的发展历史与国内外研究现状，以及对影响喷射器工作效率各种因素的研究情况。在已有两级喷射器制冷系统上完善了实验装置以及测量仪器，提升了实验精度并简化了操作过程。
　　2)在制冷系统发生温度为150℃，冷凝温度为54℃，蒸发温度为13℃时，使用两级喷射式制冷系统与单级喷射式制冷系统进行实验，研究系统在额定工况与偏离工况下系统的COP变化情况，并进行比较。结果表明两级喷射式制冷系统在低蒸发温度、高冷凝温度工况下COP更具有优势，符合设计预期。
　　3)在不同冷凝温度工况下针对两级喷射式制冷系统与单级喷射式制冷系统进行实验研究，结果表明两级喷射式制冷系统主要优势在于可以承受高冷凝温度。但由于发生器热负荷相对较大，两级喷射式制冷系统可达到最大COP仍然较低。
　　4)实验结果与理论计算分析揭示了两级喷射器在工作过程中升压比、引射系数的变化规律，以及其对系统COP的影响，为深入探究喷射器工作特性打下基础。

目录

声明

摘要

符号表

第1章 绪论

1．1 利用低品位能源驱动的制冷系统研究概况

1．2 喷射式制冷系统研究概况

1．3 国内外喷射式制冷系统研究进展

1．3．1 喷射式制冷系统简介

1．3．2 太阳能应用

1．3．3 燃烧余热利用

1．3．4 不同品位能源综合利用

1．3．5 喷射器作为膨胀阀的应用

1．3．6 其它利用喷射器的系统

1．3．7 喷射式系统制冷剂

1．4 影响喷射器工作的主要参数

1．4．1 喷射器尺寸

1．4．2 制冷系统工况

1．5 两级串联喷射式制冷系统

1．5．1 喷射器的极限背压

1．5．2 两级喷射式制冷系统研究

1．6 本课题的研究内容和总体框架

第2章 喷射器设计模型以及设计步骤介绍

2．1 喷射器模型发展

2．1．1 热力学模型

2．1．2 喷射器的CFD模拟

2．2 喷射器设计计算

2．2．1 拉阀尔管内数学模型

2．2．2 激波模型

2．2．3 喷射器各部位尺寸确定

2．3 气体动力学函数法

2．3．1 气体动力学函数

2．3．2 气体喷射器内部基本参数计算

2．3．3 喷射系数

2．3．4 喷射器主要尺寸计算

2．3．5 设计程序结构

2．4 喷射器性能计算

2．4．1 喷射器特性曲线方程

2．5 系统性能计算

2．6 模拟计算结果与分析

2．6．1 第一级喷射器特性曲线

2．6．2 第二级喷射器特性曲线

2．6．3 喷射器效率与系统工作效率关系

2．7 本章小结

第3章 实验装置以及操作流程

3．1 系统主要装置

3．1．1 发生器

3．1．2 喷射器

3．1．3 冷凝器

3．1．4 蒸发器

3．1．5 循环泵

3．2 测量仪器

3．2．1 测量仪器安装

3．2．2 测量仪器精度

3．3 实验步骤及注意事项

3．3．1 开机操作步骤

3．3．2 实验注意事项

第4章 实验数据及分析

4．1 发生温度对两级喷射式制冷系统COP影响

4．1．1 发生温度对COP影响

4．1．2 发生温度对系统制冷量影响

4．2 冷凝温度对丙级喷射式系统性能影响

4．3 使用单级喷射器时系统性能特性

4．4 单级喷射式制冷系统与两级喷射式制冷系统特性对比

4．5 喷射器性能实验

4．5．1 发生温度对喷射器升压比的影响

4．5．2 第一级喷射器引射能力实验分析

4．5．3 第一级喷射器实验与计算结果对比

4．6 喷射式制冷系统操作方式研究

4．7 实验误差分析

4．8 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 主要创新点

5．3 未来工作方向

参考文献

致谢

攻读硕士期间取得的科研成果