直接蒸发式太阳能喷射制冷系统主喷射器特性的CFD研究

【摘要】：随着能源紧缺和环境污染得到人们的重视,开发和利用新型绿色环保能源,是缓解当前紧张的能源供应和改善环境污染有效的方法。太阳能作为自然界存在最广泛的清洁能源,高效利用太阳能一直是国内外学者的科研重点。太阳能喷射式制冷技术作为一种节能环保的制冷技术,其最大的优势在于利用太阳能而不是消耗电能来提升制冷系统中工质的压力,从而取代压缩机来进行制冷。本文对直接蒸发式太阳能喷射系统进行研究,首先建立系统的数学模型和物理模型,并对其主要组成装置进行理论分析,分析其性能指标和相关的技术参数,为整个系统的设备选型提供主要依据。本文重点研究了喷射器的性能,分析其工作原理。根据索科洛夫喷射器计算原理,在合理假设的基础上,对物理模型进行了简化,再根据相关经验公式,利用VB软件编写了设计计算程序,选取R134a制冷剂,设计出适用于直接蒸发式太阳能喷射制冷系统的喷射器。本文采用FLUENT对设计的喷射器进行数值模拟,分析其内部流场的变化,并简单分析激波现象,利用软件的便捷性,分析了工作参数的变化对喷射器性能的影响,并得到,工作流体的压力过小和混合流体出口压力的过小,都会造成回流,最后,模拟出喷射器工作参数的最大允许范围,为其在系统中正常运行提供依据。 【关键词】：喷射器 喷射系数 变工况 数值模拟 回流现象
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB65
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究概况12-21
• 1.2.1 国内外太阳能制冷空调的研究及发展现状12-18
• 1.2.2 喷射器的发展与研究现状18-21
• 1.3 本课题的主要工作内容21-22
• 第2章 直接蒸发式太阳能喷射制冷系统的分析22-42
• 2.1 直接蒸发式太阳能喷射制冷系统的模型22-24
• 2.1.1 直接蒸发式太阳能喷射制冷系统的物理模型22-23
• 2.1.2 直接蒸发式太阳能喷射制冷系统的数学模型23-24
• 2.2 太阳能集热发生器的理论分析24-29
• 2.2.1 集热发生器构造及其部件24-26
• 2.2.2 集热发生器的热性能数学模型26-27
• 2.2.3 性能评价指标与瞬时效率27-29
• 2.3 蒸发器的理论分析29-35
• 2.3.1 数学建模30-32
• 2.3.2 相关参数32-33
• 2.3.3 蒸发器的设计33-35
• 2.4 冷凝器的理论分析35-38
• 2.4.1 冷凝器热传质数学模型36-37
• 2.4.2 相关参数37-38
• 2.4.3 冷凝器的设计38
• 2.5 膨胀阀的理论分析38-41
• 2.5.1 膨胀阀的控制原理39-40
• 2.5.2 膨胀阀的数学模型40-41
• 2.5.3 膨胀阀的相关参数的计算41
• 2.6 循环泵的数学模型41
• 2.7 本章小结41-42
• 第3章 喷射器的设计理论及研究方法42-61
• 3.1 喷射器的工作原理和性能指标42-44
• 3.1.1 喷射器的结构和工作原理42
• 3.1.2 喷射器的主要性能指标42-44
• 3.2 喷射器的设计方法44-47
• 3.2.1 经验系数法44
• 3.2.2 经典热力学法44
• 3.2.3 气体动力学函数法44-47
• 3.3 喷射器的设计计算47-57
• 3.3.1 喷射系数的设计计算47-52
• 3.3.2 制冷剂物性参数52-54
• 3.3.3 最佳喷射系数的计算过程54-55
• 3.3.4 喷射器几何尺寸的计算55-57
• 3.4 本文设计实例及结果57-58
• 3.5 工作参数对喷射系数的影响分析58-60
• 3.6 本章小结60-61
• 第4章 喷射器内部流场的数值模拟基本原理61-73
• 4.1 流体力学守恒性控制方程及通用形式62-64
• 4.1.1 守恒性控制方程62-63
• 4.1.2 通用形式63-64
• 4.2 湍流模型64-67
• 4.2.1 湍流流动的特征64
• 4.2.2 湍流流动模拟方法64
• 4.2.3 湍流的基本方程64-65
• 4.2.4 标准k -e 模型65-67
• 4.3 求解方法67-70
• 4.3.1 偏微分方程的数值解法67-68
• 4.3.2 求解的基本方法68-69
• 4.3.3 离散化格式69-70
• 4.4 控制方程的求解70-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第5章 喷射器内部流场的数值模拟及分析73-88
• 5.1 喷射器模型的简化及网络的划分73-74
• 5.2 流体的物性及边界条件的设置74-76
• 5.2.1 流体的物性74-75
• 5.2.2 边界条件的设置75
• 5.2.3 流场的求解75-76
• 5.3 模拟结果分析76-83
• 5.3.1 喷射器内流体速度分布77-79
• 5.3.2 喷射器内流体压力分布79-81
• 5.3.3 喷射器内流体温度分布81-82
• 5.3.4 激波现象的分析82-83
• 5.4 变工况运行对喷射器性能的影响分析83-87
• 5.4.1 出口压力对喷射器性能的影响83-84
• 5.4.2 引射压力对喷射器性能的影响84-86
• 5.4.3 工作压力对喷射器性能的影响86-87
• 5.5 本章小结87-88
• 总结与展望88-90
• 总结88-89
• 存在的问题与建议89-90
• 致谢90-91
• 参考文献91-95
• 作者简介95
• 攻读硕士硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目95-96

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