喷射器及双蓄多喷式太阳能喷射制冷系统的研究

【摘要】：在全球能源与环境问题日益突出的背景下,能源不足、环境恶化已成为制约我国社会和经济发展的一个主要问题。太阳能作为一种可再生清洁能源,在空调、制冷领域的应用受到了越来越多的关注。本文在对喷射器性能及计算模型研究的基础上,提出了双蓄多喷式太阳能喷射制冷系统,采用理论分析、实验验证、仿真计算等方法对系统性能进行研究。1.提出了喷射器全工作区的性能计算模型和方法。基于等压混合理论,建立了干蒸汽和湿蒸汽喷射器临界区性能计算模型;在干蒸汽喷射器临界区性能计算模型中,引入部件效率方程,提高了预测准确性,以R245fa为工质的临界喷射系数和临界冷凝压力预测结果与文献中实验数据相比,最大误差分别为4.0%和-2.10%;在湿蒸汽喷射器临界区性能计算模型中,引入了两相流中声速计算模型,计算湿蒸汽状态下的喉部声速,提高了预测的准确性,以R134a为工质的临界喷射系数和临界冷凝压力预测结果与本文实验数据相比,最大误差分别为7.05%和7.13%;引入极限点概念和亚临界区喷射器性能的线性计算方法,将临界区性能计算模型和极限点回归模型结合,建立了喷射器全工作区性能计算模型。2.解决了喷射器热力学模型中喷射器部件效率确定的瓶颈问题,提出了喷射器热力学模型中可以通用的一套确定部件效率的方法,即喷射器部件效率影响(EOC)分析法和喷射器部件效率的稀疏增强优化(SEO)法。以本文提出的干蒸汽喷射器性能模型为例,进行了部件效率的分析和优化。喷射器性能计算结果表明:模型中使用该方法确定的喷射器部件效率可显著提喷射器性能预测的准确性,临界喷射系数的最大预测误差可减小到-7.66%,临界冷凝压力的预测误差可控制在5%之内,与文献中喷射器部件效率为定值的情况相比,最大预测误差可减少15%左右。3.建立了以R134a为工质的喷射制冷系统性能实验台。提出设置高低位储液器的方法,改善了实验系统的稳定性和流量测试的准确性,使实验数据数量及发生温度、蒸发温度范围扩大了很多。临界点实验数据达24个,极限点试验数据达12个,发生温度范围为75~85℃,蒸发温度范围为5~15℃。4.采用实验数据对喷射制冷系统性能进行了分析和研究。对喷射器在临界区和亚临界区交替工作时的性能进行分析,并与临界区工作的情况进行对比。分析了喷射制冷系统性能随冷凝温度、蒸发温度、发生温度和喷射器喉部面积比的变化特性。在喉部面积比为3.96,蒸发温度10℃的条件下,当发生温度由85℃降低到75℃时,性能系数COP增大了52.8%,但是,临界冷凝温度降低了6℃;在发生温度75℃,蒸发温度10℃的条件下,喉部面积比由3.32增大到3.96时,COP可增大67.6%,但是,临界冷凝温度降低了3℃。因此,得出了冷凝温度是制约喷射制冷系统性能关键因素的结论,指出发生温度和喉部面积比调节是提高系统性能的有效手段。5.在分析建筑冷负荷和喷射制冷系统供冷特点的基础上,构建了双蓄多喷式太阳能喷射制冷系统。全面建立了喷射器、发生器、冷凝器、蒸发器、太阳能集热器、冷却塔和蓄能水箱等部件的计算模型。经计算分析,得出最优蓄热水箱容积系数为60L/m2(集热器面积);提出了利用典型日气象参数搜索喷射器最优切换温度组合、确定喷射器数量和喉部面积比的方法,给出了典型日选取的原则;在太原的气象条件下,经过对7月份某典型日太阳能喷射制冷系统的仿真计算发现,变喉部多喷射器组合系统性能最优,其性能系数COP可达0.45,而定喉部多喷射器组合系统的COP为0.35;对整个夏季的模拟运行表明,6月份系统性能最好,COP可达0.53,其次是8月,COP为0.45,而7月份最差COP为0.42。6~8月采用该系统为某小型办公建筑供冷时,系统可运行天数为87天。 【关键词】：喷射器 全工作区性能 部件效率 太阳能制冷 双蓄多喷
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 符号说明11-13
• 第一章 绪论13-35
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 喷射器特性及计算模型的研究14-21
• 1.3 太阳能喷射制冷系统的研究进展21-28
• 1.4 本文的主要研究工作28-31
• 参考文献31-35
• 第二章 喷射器性能计算模型研究35-55
• 2.1 干蒸汽工质喷射器性能计算模型35-43
• 2.2 湿蒸汽工质喷射器性能计算模型43-53
• 2.3 本章小结53-54
• 参考文献54-55
• 第三章 喷射器部件效率的优化研究55-73
• 3.1 喷射器部件效率影响(EOC)分析法55-60
• 3.2 喷射器部件效率的稀疏增强优化(SEO)法60-70
• 3.3 本章小结70-72
• 参考文献72-73
• 第四章 喷射制冷系统的实验研究73-99
• 4.1.实验台构建73-81
• 4.2 实验台设计和运行测试的策略分析81-83
• 4.3 实验结果及分析83-96
• 4.4 本章小结96-97
• 参考文献97-99
• 第五章 双蓄多喷式太阳能喷射制冷系统构建99-121
• 5.1 系统构建99-105
• 5.2 系统部件的计算模型105-116
• 5.3 系统仿真计算方法116-118
• 5.4 本章小结118-120
• 参考文献120-121
• 第六章 双蓄多喷式太阳能喷射制冷系统的性能研究121-153
• 6.1 设备主要参数分析121-127
• 6.2 典型时段双蓄多喷式太阳能喷射制系统性能研究127-146
• 6.3 夏季工况下双蓄多喷式太阳能喷射制冷系统性能研究146-150
• 6.4 本章小结150-152
• 参考文献152-153
• 第七章 结论与展望153-158
• 7.1 主要工作及结论153-156
• 7.2 创新点156
• 7.3 存在问题与展望156-158
• 致谢158-159
• 攻读学位期间发表的学术论文及科研工作159-161
• 博士学位论文独创性说明161

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容