噴射器及雙蓄多噴式太陽能噴射制冷系統(tǒng)的研究

【摘要】：在全球能源與環(huán)境問題日益突出的背景下,能源不足、環(huán)境惡化已成為制約我國社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)主要問題。太陽能作為一種可再生清潔能源,在空調(diào)、制冷領(lǐng)域的應(yīng)用受到了越來越多的關(guān)注。本文在對噴射器性能及計(jì)算模型研究的基礎(chǔ)上,提出了雙蓄多噴式太陽能噴射制冷系統(tǒng),采用理論分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、仿真計(jì)算等方法對系統(tǒng)性能進(jìn)行研究。1.提出了噴射器全工作區(qū)的性能計(jì)算模型和方法?；诘葔夯旌侠碚?建立了干蒸汽和濕蒸汽噴射器臨界區(qū)性能計(jì)算模型;在干蒸汽噴射器臨界區(qū)性能計(jì)算模型中,引入部件效率方程,提高了預(yù)測準(zhǔn)確性,以R245fa為工質(zhì)的臨界噴射系數(shù)和臨界冷凝壓力預(yù)測結(jié)果與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比,最大誤差分別為4.0%和-2.10%;在濕蒸汽噴射器臨界區(qū)性能計(jì)算模型中,引入了兩相流中聲速計(jì)算模型,計(jì)算濕蒸汽狀態(tài)下的喉部聲速,提高了預(yù)測的準(zhǔn)確性,以R134a為工質(zhì)的臨界噴射系數(shù)和臨界冷凝壓力預(yù)測結(jié)果與本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比,最大誤差分別為7.05%和7.13%;引入極限點(diǎn)概念和亞臨界區(qū)噴射器性能的線性計(jì)算方法,將臨界區(qū)性能計(jì)算模型和極限點(diǎn)回歸模型結(jié)合,建立了噴射器全工作區(qū)性能計(jì)算模型。2.解決了噴射器熱力學(xué)模型中噴射器部件效率確定的瓶頸問題,提出了噴射器熱力學(xué)模型中可以通用的一套確定部件效率的方法,即噴射器部件效率影響(EOC)分析法和噴射器部件效率的稀疏增強(qiáng)優(yōu)化(SEO)法。以本文提出的干蒸汽噴射器性能模型為例,進(jìn)行了部件效率的分析和優(yōu)化。噴射器性能計(jì)算結(jié)果表明:模型中使用該方法確定的噴射器部件效率可顯著提噴射器性能預(yù)測的準(zhǔn)確性,臨界噴射系數(shù)的最大預(yù)測誤差可減小到-7.66%,臨界冷凝壓力的預(yù)測誤差可控制在5%之內(nèi),與文獻(xiàn)中噴射器部件效率為定值的情況相比,最大預(yù)測誤差可減少15%左右。3.建立了以R134a為工質(zhì)的噴射制冷系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)臺。提出設(shè)置高低位儲液器的方法,改善了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和流量測試的準(zhǔn)確性,使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)量及發(fā)生溫度、蒸發(fā)溫度范圍擴(kuò)大了很多。臨界點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)達(dá)24個(gè),極限點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)達(dá)12個(gè),發(fā)生溫度范圍為75~85℃,蒸發(fā)溫度范圍為5~15℃。4.采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對噴射制冷系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析和研究。對噴射器在臨界區(qū)和亞臨界區(qū)交替工作時(shí)的性能進(jìn)行分析,并與臨界區(qū)工作的情況進(jìn)行對比。分析了噴射制冷系統(tǒng)性能隨冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、發(fā)生溫度和噴射器喉部面積比的變化特性。在喉部面積比為3.96,蒸發(fā)溫度10℃的條件下,當(dāng)發(fā)生溫度由85℃降低到75℃時(shí),性能系數(shù)COP增大了52.8%,但是,臨界冷凝溫度降低了6℃;在發(fā)生溫度75℃,蒸發(fā)溫度10℃的條件下,喉部面積比由3.32增大到3.96時(shí),COP可增大67.6%,但是,臨界冷凝溫度降低了3℃。因此,得出了冷凝溫度是制約噴射制冷系統(tǒng)性能關(guān)鍵因素的結(jié)論,指出發(fā)生溫度和喉部面積比調(diào)節(jié)是提高系統(tǒng)性能的有效手段。5.在分析建筑冷負(fù)荷和噴射制冷系統(tǒng)供冷特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了雙蓄多噴式太陽能噴射制冷系統(tǒng)。全面建立了噴射器、發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、太陽能集熱器、冷卻塔和蓄能水箱等部件的計(jì)算模型。經(jīng)計(jì)算分析,得出最優(yōu)蓄熱水箱容積系數(shù)為60L/m2(集熱器面積);提出了利用典型日氣象參數(shù)搜索噴射器最優(yōu)切換溫度組合、確定噴射器數(shù)量和喉部面積比的方法,給出了典型日選取的原則;在太原的氣象條件下,經(jīng)過對7月份某典型日太陽能噴射制冷系統(tǒng)的仿真計(jì)算發(fā)現(xiàn),變喉部多噴射器組合系統(tǒng)性能最優(yōu),其性能系數(shù)COP可達(dá)0.45,而定喉部多噴射器組合系統(tǒng)的COP為0.35;對整個(gè)夏季的模擬運(yùn)行表明,6月份系統(tǒng)性能最好,COP可達(dá)0.53,其次是8月,COP為0.45,而7月份最差COP為0.42。6~8月采用該系統(tǒng)為某小型辦公建筑供冷時(shí),系統(tǒng)可運(yùn)行天數(shù)為87天。 【關(guān)鍵詞】：噴射器 全工作區(qū)性能 部件效率 太陽能制冷 雙蓄多噴
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB657
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 符號說明11-13
• 第一章 緒論13-35
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 噴射器特性及計(jì)算模型的研究14-21
• 1.3 太陽能噴射制冷系統(tǒng)的研究進(jìn)展21-28
• 1.4 本文的主要研究工作28-31
• 參考文獻(xiàn)31-35
• 第二章 噴射器性能計(jì)算模型研究35-55
• 2.1 干蒸汽工質(zhì)噴射器性能計(jì)算模型35-43
• 2.2 濕蒸汽工質(zhì)噴射器性能計(jì)算模型43-53
• 2.3 本章小結(jié)53-54
• 參考文獻(xiàn)54-55
• 第三章 噴射器部件效率的優(yōu)化研究55-73
• 3.1 噴射器部件效率影響(EOC)分析法55-60
• 3.2 噴射器部件效率的稀疏增強(qiáng)優(yōu)化(SEO)法60-70
• 3.3 本章小結(jié)70-72
• 參考文獻(xiàn)72-73
• 第四章 噴射制冷系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究73-99
• 4.1.實(shí)驗(yàn)臺構(gòu)建73-81
• 4.2 實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)和運(yùn)行測試的策略分析81-83
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析83-96
• 4.4 本章小結(jié)96-97
• 參考文獻(xiàn)97-99
• 第五章 雙蓄多噴式太陽能噴射制冷系統(tǒng)構(gòu)建99-121
• 5.1 系統(tǒng)構(gòu)建99-105
• 5.2 系統(tǒng)部件的計(jì)算模型105-116
• 5.3 系統(tǒng)仿真計(jì)算方法116-118
• 5.4 本章小結(jié)118-120
• 參考文獻(xiàn)120-121
• 第六章 雙蓄多噴式太陽能噴射制冷系統(tǒng)的性能研究121-153
• 6.1 設(shè)備主要參數(shù)分析121-127
• 6.2 典型時(shí)段雙蓄多噴式太陽能噴射制系統(tǒng)性能研究127-146
• 6.3 夏季工況下雙蓄多噴式太陽能噴射制冷系統(tǒng)性能研究146-150
• 6.4 本章小結(jié)150-152
• 參考文獻(xiàn)152-153
• 第七章 結(jié)論與展望153-158
• 7.1 主要工作及結(jié)論153-156
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)156
• 7.3 存在問題與展望156-158
• 致謝158-159
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研工作159-161
• 博士學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性說明161

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