毛细驱动太阳能喷射压缩联合制冷系统的研究

【摘要】：本文研究了毛细驱动太阳能喷射压缩联合制冷系统的工作特性。本系统使用了毛细芯的抽吸作用代替工质泵驱动液体工质,结合变频压缩机在有太阳时以太阳能增压型喷射制冷方式工作,提高了传统喷射制冷系统的性能系数；在无太阳时以压缩制冷方式工作,避免了一般喷射制冷系统在太阳能不足或夜间使用辅助电源作为热驱动热源而消耗大量电能,对提高太阳能喷射制冷系统的全天候节能率具有重要意义。 论文首先介绍了本课题研究的背景、意义和国内外太阳能喷射制冷空调的研究和发展现状,提出了一种全天制冷情况下高效节能的毛细驱动太阳能喷射压缩联合制冷系统。其次,就提出的系统介绍了进行本课题研究必须掌握的联合制冷系统中的主要部件的基础知识,并对制冷系统中制冷工质的选择进行了研究；接着,系统地分析了系统的工作原理,利用喷射器计算模型,编写VB程序计算了喷射器的喷射系数；应用热力学知识选择合适的工质,得到了不同运行参数对系统性能系数的影响规律以及与其他制冷系统相比在节能方面的性能优越性,证明了系统的可行性和联合制冷系统的节能优势；再次,在一定的系统设计工况和热负荷条件下,应用VB程序和FLUENT软件对喷射器进行了数值分析和优化设计；最后,设计计算了系统其他各主要部分的结构尺寸,同时建立了太阳能集热器的数学模型,在此基础上编写程序计算了系统在一天之中不同时段随太阳能辐射照度变化的性能,给出了增压喷射制冷系统的系统制冷量、联合制冷系统的压缩机做功和系统性能系数随太阳能辐射照度变化的情况。结果表明：在制冷量方面,联合制冷系统与增压(定速)喷射制冷系统相比,采用变频压缩机后,可以通过改变压缩机转速来适应不同的制冷量,达到满足用户需求的目的。在12点到15点之间系统能在最佳工况下稳定运行,16点以后系统的性能系数有所下降,由于使用了变频压缩机,系统全天稳定运行是可行的。 【关键词】：毛细力 喷射器 压缩 太阳能 数值模拟
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TB65
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题背景及意义10
• 1.2 国内外太阳能制冷空调的研究和发展现状10-17
• 1.2.1 太阳能纯喷射式制冷空调系统11-12
• 1.2.2 增压型喷射制冷系统12-13
• 1.2.3 双喷射制冷循环13-14
• 1.2.4 直接集热发生式太阳能喷射系统14
• 1.2.5 太阳能被动式喷射制冷系统14-16
• 1.2.6 毛细驱动太阳能喷射压缩联合制冷系统的提出16-17
• 1.3 本课题研究的主要内容17-18
• 2 毛细驱动太阳能喷射压缩联合制冷系统基础理论18-34
• 2.1 毛细驱动太阳能喷射压缩联合制冷系统的提出18-19
• 2.2 太阳能集热器19-22
• 2.2.1 太阳能集热器的理论研究19
• 2.2.2 全玻璃真空集热管的结构和工作原理19-20
• 2.2.3 U型管式全玻璃真空管太阳集热器的热性能分析20-22
• 2.3 蒸汽喷射器的研究22-27
• 2.3.1 喷射器简介22-24
• 2.3.2 喷射器的性能分析24-25
• 2.3.3 喷射系数计算模型25-27
• 2.4 毛细泵蒸发器的研究27-29
• 2.4.1 毛细泵蒸发器工作原理27-28
• 2.4.2 毛细芯毛细抽吸力计算28-29
• 2.4.3 毛细芯蒸发器内的压力降29
• 2.5 制冷工质的选择29-31
• 2.6 变频压缩机的性能研究31-33
• 2.6.1 转速与频率之间的关系31-32
• 2.6.2 排气量的计算32
• 2.6.3 压缩机输入功率32-33
• 2.7 本章小结33-34
• 3 联合制冷系统性能及其运行特性34-46
• 3.1 系统描述34-35
• 3.2 系统工作原理35
• 3.3 系统的性能分析35-38
• 3.3.1 系统运行特性35-37
• 3.3.2 系统的热力学分析37-38
• 3.4 毛细驱动太阳能喷射压缩联合制冷系统性能分析结果分析38-42
• 3.4.1 中间温度对COP、COP_(ej)、A和W的影响38-39
• 3.4.2 发生温度对COP、COP_(ej)、A和W的影响39-40
• 3.4.3 冷凝温度对COP、COP_(ej)、A和W的影响40-41
• 3.4.4 蒸发温度对COP、COP_(ej)、A和W的影响41-42
• 3.5 联合制冷系统与太阳能喷射系统相比42-43
• 3.6 联合制冷系统与压缩制冷系统相比43-44
• 3.7 联合制冷系统与增压喷射制冷系统相比44
• 3.8 本章小结44-46
• 4 喷射制冷子系统中喷射器的数值模拟和设计计算46-56
• 4.1 系统的设计条件和热负荷46
• 4.2 喷射器的设计计算46-55
• 4.2.1 喷射器尺寸的计算46-50
• 4.2.2 喷射器NXP的CFD模拟计算50-54
• 4.2.3 喷射器CFD数值模拟54-55
• 4.3 本章小结55-56
• 5 联合制冷系统的设计和数值模拟56-68
• 5.1 系统设计56-61
• 5.1.1 太阳能喷射制冷系统集热器的选择56-57
• 5.1.2 毛细泵蒸发器、加热水套和管路的设计57-59
• 5.1.3 喷射制冷子系统中冷凝器的设计59-60
• 5.1.4 压缩制冷子系统中冷凝器的设计60
• 5.1.5 中间换热器的设计60
• 5.1.6 蒸发器的选择60-61
• 5.2 系统各组分的传热模型和数值模拟61-67
• 5.2.1 蓄热器的传热模型61-63
• 5.2.2 中间换热器的传热模型63
• 5.2.3 喷射器的传热模型63
• 5.2.4 数值模拟思路63-64
• 5.2.5 数值模拟结果和分析64-67
• 5.3 本章小结67-68
• 6 结论和展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74

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