太阳能多喷射器制冷系统分析研究

【摘要】：随着能源危机和环境污染等问题的加剧，以太阳能为热源的喷射制冷系统受到了广泛的关注，太阳能喷射制冷是一种节能环保制冷方式，其运行费用低、地域限制小，能够缓解能源紧缺现状、解决环境污染问题。然而，常规太阳能喷射制冷系统一般只设置单个结构固定的喷射器，从而系统运行工况将到限制，在最佳工况范围外，系统性能往往较低。鉴于此，本文针对一种太阳能驱动的多个喷射器制冷系统进行计算分析，通过对喷射器的切换运行，以实现系统的持续高效运行。 首先利用气体动力学函数，结合喷射器内部的热力学状况，对喷射器进行了分析，建立了喷射器的计算模型，研究了系统运行工况对喷射系数的影响、制冷剂对太阳能喷射系统的影响，以及设置多个喷射器的太阳能喷射制冷系统的性能，并通计算比较，给出了最优的喷射器设置方案。研究表明： （1）在喷射器结构设计时，确定混合室出口截面混合流体的最优折算质量速度，对结构的优化至关重要；对于结构参数给定的喷射器，系统运行工况直接影响到喷射器内部流体流动的状况，临界背压随发生温度和蒸发温度的增大而增大,当喷射器处于极限状态下运行，喷射系数较高。例如Tg=75℃，Tc=35℃，Te=10℃时，喷射系数可达到0.31； （2）建立了喷射器性能计算程序，并验证了模型的正确性，在此基础上，对制冷剂R134a、R236fa和RC318等三种工质的喷射器运行性能进行了研究，研究表明：当选择R134a为制冷剂时，系统性能较好，并且所设计的喷射器结构尺寸最小，适用于设置多个喷射器的太阳能喷射制冷系统。当Tg=85℃，Tc=35℃，Te=10℃时，系统COP可以达到0.25；对应制冷量4kW所需的喷嘴喉部直径、喷嘴出口截面直径和混合室直径分别为：0.3075mm、0.4089mm和0.6179mm； （3）为了保证系统的持续高效运行，针对喷射器的数量设计不同的方案。考虑到太阳能辐射值的改变会直接影响集热热水的温度等，本文采用了基于发生温度分区的喷射器个数设置比较方案，分别对系统性能做了研究，并加以对比，结果表明：方案2设置三个喷射器时系统运行的性能最佳。除了个别发生温度外，方案2和方案3的COP相对偏差都在±10%之内，两者的绝对误差数值很小。设置三个喷射器时，在发生温度70℃至85℃的范围内，系统COP维持在0.2以上，最高值能够达到0.288，在保持系统良好性能的同时，减少了喷射器的数量。 【关键词】：喷射器 制冷剂 工况 运行方案
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB657
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1. 绪论10-16
• 1.1 课题的背景和意义10-12
• 1.1.1 课题研究的背景10-11
• 1.1.2 课题研究的意义11-12
• 1.2 课题研究现状12-14
• 1.3 课题研究的目的、内容和方法14-16
• 1.3.1 课题研究的目的14
• 1.3.2 课题研究的内容和方法14-16
• 2.喷射器数学模型的建立及制冷剂的选择16-41
• 2.1 太阳能喷射制冷系统的简述16-18
• 2.2 喷射器的研究及设计18-31
• 2.2.1 喷射器的概述18-21
• 2.2.2 喷射器结构设计21-28
• 2.2.3 喷射器性能分析28-31
• 2.3 制冷剂的选择31-37
• 2.3.1 制冷剂对系统性能的影响34-36
• 2.3.2 制冷剂对喷射器结构的影响36-37
• 2.4 运行工况对喷射系数的影响37-39
• 2.5 本章小结39-41
• 3. 多喷射器太阳能喷射制冷系统的分析计算41-54
• 3.1 系统性能研究41-48
• 3.1.1 工况的划分42-43
• 3.1.2 系统设计方案及性能研究43-48
• 3.2 不同方案的性能对比48-53
• 3.3 本章小结53-54
• 4. 结论与展望54-57
• 4.1 主要结论54-55
• 4.2 创新点55
• 4.3 展望55-57
• 参考文献57-61
• 附录：硕士在研期间发表的论文及参与项目61-62
• 致谢62-63

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