太陽能多噴射器制冷系統(tǒng)分析研究

【摘要】：隨著能源危機和環(huán)境污染等問題的加劇，以太陽能為熱源的噴射制冷系統(tǒng)受到了廣泛的關注，太陽能噴射制冷是一種節(jié)能環(huán)保制冷方式，其運行費用低、地域限制小，能夠緩解能源緊缺現狀、解決環(huán)境污染問題。然而，常規(guī)太陽能噴射制冷系統(tǒng)一般只設置單個結構固定的噴射器，從而系統(tǒng)運行工況將到限制，在最佳工況范圍外，系統(tǒng)性能往往較低。鑒于此，本文針對一種太陽能驅動的多個噴射器制冷系統(tǒng)進行計算分析，通過對噴射器的切換運行，以實現系統(tǒng)的持續(xù)高效運行。 首先利用氣體動力學函數，結合噴射器內部的熱力學狀況，對噴射器進行了分析，建立了噴射器的計算模型，研究了系統(tǒng)運行工況對噴射系數的影響、制冷劑對太陽能噴射系統(tǒng)的影響，以及設置多個噴射器的太陽能噴射制冷系統(tǒng)的性能，并通計算比較，給出了最優(yōu)的噴射器設置方案。研究表明： （1）在噴射器結構設計時，確定混合室出口截面混合流體的最優(yōu)折算質量速度，對結構的優(yōu)化至關重要；對于結構參數給定的噴射器，系統(tǒng)運行工況直接影響到噴射器內部流體流動的狀況，臨界背壓隨發(fā)生溫度和蒸發(fā)溫度的增大而增大,當噴射器處于極限狀態(tài)下運行，噴射系數較高。例如Tg=75℃，Tc=35℃，Te=10℃時，噴射系數可達到0.31； （2）建立了噴射器性能計算程序，并驗證了模型的正確性，在此基礎上，對制冷劑R134a、R236fa和RC318等三種工質的噴射器運行性能進行了研究，研究表明：當選擇R134a為制冷劑時，系統(tǒng)性能較好，并且所設計的噴射器結構尺寸最小，適用于設置多個噴射器的太陽能噴射制冷系統(tǒng)。當Tg=85℃，Tc=35℃，Te=10℃時，系統(tǒng)COP可以達到0.25；對應制冷量4kW所需的噴嘴喉部直徑、噴嘴出口截面直徑和混合室直徑分別為：0.3075mm、0.4089mm和0.6179mm； （3）為了保證系統(tǒng)的持續(xù)高效運行，針對噴射器的數量設計不同的方案。考慮到太陽能輻射值的改變會直接影響集熱熱水的溫度等，本文采用了基于發(fā)生溫度分區(qū)的噴射器個數設置比較方案，分別對系統(tǒng)性能做了研究，并加以對比，結果表明：方案2設置三個噴射器時系統(tǒng)運行的性能最佳。除了個別發(fā)生溫度外，方案2和方案3的COP相對偏差都在±10%之內，兩者的絕對誤差數值很小。設置三個噴射器時，在發(fā)生溫度70℃至85℃的范圍內，系統(tǒng)COP維持在0.2以上，最高值能夠達到0.288，在保持系統(tǒng)良好性能的同時，減少了噴射器的數量。 【關鍵詞】：噴射器 制冷劑 工況 運行方案
【學位授予單位】：中原工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB657
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1. 緒論10-16
• 1.1 課題的背景和意義10-12
• 1.1.1 課題研究的背景10-11
• 1.1.2 課題研究的意義11-12
• 1.2 課題研究現狀12-14
• 1.3 課題研究的目的、內容和方法14-16
• 1.3.1 課題研究的目的14
• 1.3.2 課題研究的內容和方法14-16
• 2.噴射器數學模型的建立及制冷劑的選擇16-41
• 2.1 太陽能噴射制冷系統(tǒng)的簡述16-18
• 2.2 噴射器的研究及設計18-31
• 2.2.1 噴射器的概述18-21
• 2.2.2 噴射器結構設計21-28
• 2.2.3 噴射器性能分析28-31
• 2.3 制冷劑的選擇31-37
• 2.3.1 制冷劑對系統(tǒng)性能的影響34-36
• 2.3.2 制冷劑對噴射器結構的影響36-37
• 2.4 運行工況對噴射系數的影響37-39
• 2.5 本章小結39-41
• 3. 多噴射器太陽能噴射制冷系統(tǒng)的分析計算41-54
• 3.1 系統(tǒng)性能研究41-48
• 3.1.1 工況的劃分42-43
• 3.1.2 系統(tǒng)設計方案及性能研究43-48
• 3.2 不同方案的性能對比48-53
• 3.3 本章小結53-54
• 4. 結論與展望54-57
• 4.1 主要結論54-55
• 4.2 創(chuàng)新點55
• 4.3 展望55-57
• 參考文獻57-61
• 附錄：碩士在研期間發(fā)表的論文及參與項目61-62
• 致謝62-63

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