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蒸汽制冷
太阳能蒸汽喷射式制冷机发生温度与制冷性能研

  1.1推敲配景及旨趣 1.2太阳能蒸汽喷射式制冷体系的外面根源 1.2.1喷射器的外面根源 1.2.2太阳能蒸汽喷射式制冷机的职责道理 1.3太阳能蒸汽喷射式制冷体系的推敲近况 1.4气体喷射器的推敲起色 1.5本文的厉重推敲职责 第二章喷射器的策画及本能预测 2.1喷射器策画 2.1.1等压法 2.1.2气体动力函数法 14第三章 喷射器的模仿 303.1 蒸汽喷射器数值模仿谋划 313.2 确立模子 333.3 划分网格 333.4 模子求解 343.4.1 设定范围要求 343.4.2 流体的物性拔取 343.4.3 模子初始化 353.5 模仿结果 363.5.1 几何参数对喷射器本能的影响 38第四章 太阳能蒸汽喷射式制冷实践台先容 424.1 体系先容 434.2 实践台筑设的厉重配置及选型 434.2.1 保温体 434.2.2 产生器 444.2.3 蒸发器 454.2.4 风冷式冷凝器 464.2.5 工质泵 46II 4.2.6 喷射器 474.2.7 热力膨胀阀 474.2.8 484.2.9 太阳能集热器 484.2.10 蓄热水箱与水泵 494.2.11 加热器及加热量调理统制器 504.3 实践台统制体系 514.4 测点摆设 514.4.1 数据采全体系 52第五章 实践结果与商榷 555.1 体系的本能目标 555.2 实践计划 585.3 空缺试验 585.4 太阳能集热器的集热结果 595.5 太阳能蒸汽喷射式制冷体系的实践推敲 615.5.1 蒸发温度的蜕化对体系本能的影响 615.5.2 产生温度的蜕化对体系本能的影响 645.5.3 体系的本能随韶华的蜕化 675.5.4 对体系添补热量后,体系的本能随韶华的蜕化 67第六章 结论与瞻望 716.1 结论 716.2 瞻望 72参考文献 73公告论文及科研情景 1.1推敲配景及旨趣 跟着环球经济希罕是各邦工业化火速繁荣,环球境遇、天气、能源的题目日益突 出,成为全人类面对的合伙寻事。目前我邦事宇宙上第二位能源消费邦和临蓐邦,但 是因为我邦人丁基数大,比欧盟、日本、美邦、和印度别离高 4.5 和0.3倍;而且跟着近几年我邦社会和邦民经济的火速繁荣,能源资源的需求量神速 弥补,能源紧缺题目成为咱们面对的厉苛题目之一。处分能源危险的最好形式便是节 约能源、提升能源诈骗率。宇宙各邦目前仍旧把节能视为除石油、煤炭、水利和自然 气四大旧例能源外的一个独立能源,称为第五大能源。据相合数据说明,正在节能减排 方面,1996 年兴办方面消磨的能源为3.5 亿吨,其所占宇宙能源消磨总量13.9 亿吨 的比例高达25.5%;1999 年上升到27.6%,这一年宇宙能耗总量为13.6 亿吨;2001 年这一比例上升到27.45%;之后之一比例逐年上升,直到2005 年这一比例仍旧突出 30%而高达38%。由以上数据说明,正在宇宙能源消磨的比例中兴办能源的消磨所 占的份额则相当大。厉重来历是正在兴办安适度方面人们对其的央浼越来越高,使得空 调透风和采暖体系的多量弥补,由以上数据显示正在兴办总能耗方面空调制冷的能耗所 占的比例仍旧突出了30%,正在很众大都邑,譬喻上海、天津、北京等,夏日空调的用 电量正在尖峰光阴其比例仍旧抵达了负荷的40%支配 。所以,正在低落兴办能耗方面,空调制冷能耗的低落将成为最可行也最有用的形式。 太阳能空调的闪现则低落了空调制冷行业的能耗,所谓的太阳能空调是把太阳能 辐射的热量采集起来行为制冷体系的热源,并为其供给动力,目前太阳能正在空调运用 中厉重有四种常睹的体系:太阳能罗致式制冷体系、太阳能吸附式制冷体系、太阳能 除湿式制冷体系和太阳能喷射式制冷体系。正在蒸汽喷射式制冷体系中太阳能是行为热 源的感化来驱动制冷技巧的。地热能、发起机废热、工业余热、太阳能等低品位的热 能都可行为该制冷体系的热源。这种制冷体例正在必然水准上更好的提升了能源的诈骗 水准。目前,当下对低咀嚼热能驱动的罗致式及吸附式制冷体系的推敲和运用活着界 界限内,仍旧赢得了明显的节能效率同时也受到了广泛器重。然而对付蒸汽喷射式制 冷体系正在推敲和运用方面,并没有赢得冲破性的起色。太阳能正在制冷空调方面的利 用,厉重有两种体例:一种是将太阳能转化为电能,然后加以诈骗,譬喻太阳 能转化为电能驱动蒸汽压缩式制冷体系,然而这种体例本钱较高,所以推敲和 运用很少;另一种是诈骗太阳能集热器将太阳辐射转化为热能制冷,譬喻太阳 能蒸汽喷射式制冷、太阳能罗致式制冷及太阳能吸附式制冷等。 本文以太阳能为热源对太阳能喷射式制冷体系举行了试验推敲。太阳能行为可 再生能源,其甜头与此外能源比拟则特别的昭彰,譬喻对境遇没有任何污染, 不需求运输并且储量丰盛等。太阳能诈骗仍旧正在我邦的后续能源政策中加倍是 可再生能源部门拥有很紧急的地方,援助和策动把太阳能转化为运用和推敲奇迹的繁荣,又出台了与之相对应的战略指挥性的文献。 从太阳能能源诈骗这个角度来看,太阳能属于间歇本能源,而正在夏季的正午,太阳 辐射是最大的,正在其他韶华辐射剂量低,但对空调制冷体系太阳能辐射最大的光阴同 时也是体系负载最高的光阴,所以,正在制冷体系中运用太阳能也是最合理的。正在太阳能 诈骗方面太阳能制冷是一个紧急运用。正在节能减排和境遇扞卫方面太阳能制冷做出了 杰出的孝敬。 太阳能蒸汽喷射式制冷体系厉重是由辅助热源、太阳能集热安装、热驱动制 冷体系和联系统制部件构成的 。太阳能喷射式制冷体系布局简陋、节能优良、爱护用度低、运转坚固、不存正在润滑、密封等题目。而且该体系不妨很好的运用无污 染工质。由以上阐发可知,正在扞卫境遇、俭约能源等方面太阳能蒸汽喷射式制冷体系 的推敲具有紧急旨趣。因为太阳能存正在间歇性蜕化和热流密度低等差池使得太阳能喷 射式制冷体系的结果不高,加倍当需求大冷量时,那么需求雄伟的集热器面积,影响 了此体系的适用性。目前为了然决太阳能喷射式制冷体系结果低题目,其厉重推敲工 作荟萃正在两个方面,一是正在现有的技巧下达成蒸汽压缩式制冷与太阳能制冷的有机组 合,从而提升制冷体系的结果;二是对太阳能制冷技巧的深切推敲,厉重席卷制冷装 置的本能刷新、制冷体系的轮回局势、制冷剂的选用、制冷体例、热量和冷量的开释 与蓄积等从众方面打开推敲来提升太阳能制冷的结果。 正在以前蒸汽喷射式制冷体系当中,人们时常把水行为制冷剂运用正在这种体系里。 固然水有许众甜头,如蒸发潜热大、明净无污染、本钱低等,然而水对其热源的温度 有很高的央浼,这是由于水的沸点斗劲高,如此的央浼就仍旧赶过了平常太阳能集热 器和废热所能抵达的温度界限。而且正在此制冷体系中当把水行为制冷工质时,使得系 统中喷射器的体积斗劲宏壮,结果低并且不行制取冰点以下的温度。因为以上这几个 方面的来历大大的控制了水行为制冷剂正在蒸汽喷射式制冷体系当中的运用,所以低沸 点的制冷工质(如氟里昂)正在蒸汽喷射制冷体系当中就越来越受到人们的合切 文采用的工质为环保型制冷剂R134a,搭筑了太阳能蒸汽喷射式制冷体系的实践台并 且举行实践推敲。 1.2 太阳能蒸汽喷射式制冷体系的外面根源 1.2.1 喷射器的外面根源 蒸汽喷射器是太阳能蒸汽喷射式制冷体系中最焦点的部件,它的职责道理是诈骗 高压流体抽吸低压流体然后搀杂,而且调换能量,以变成一股压力适中的搀杂流体的 安装。喷射器的布局有喷嘴、吸入室、搀杂室和扩压室四部门构成。此中,喷嘴能够 是众个或者一个,吸入室该当与蒸发器相连,而扩压室则通向冷凝器。如图1-1 所示: 喷嘴搀杂室 搀杂流体被引射流体 职责流体 吸入室 图1-1 喷射器的布局图 Figure1-1 Simplified block diagram ejector职责蒸汽具有很高的压力,当它通过喷嘴时由静压能改革成动能举行绝热膨胀,正在喷 嘴的出口能抵达很大的动能和很高的速率,而且正在喷射器的吸入室变成一个低压区, 所以来自蒸发器的低温低压的被引射蒸汽被吸进到喷射器的吸入室,使得蒸发器内的 低压状况获得了依旧,使体系抵达可赓续制冷。吸入室内低温低压的制冷剂蒸汽和来 自觉生器的高速的职责蒸汽沿途进入搀杂室举行搀杂。高速的职责蒸汽和低速的制冷 剂蒸汽二股气流正在搀杂流程中速率陆续均化,直到扩压器的前段,二者齐备搀杂。使 得两股蒸汽的速率渐渐均一,结尾进入扩压室举行扩压,使得气流下手减速增压,正在 出口处抵达冷凝压力,从而完工对制冷剂蒸汽的“压缩”流程。 1.2.2 太阳能蒸汽喷射式制冷机的职责道理 蒸汽喷射式制冷体系的热源可为地热能、发起机废热能、工业余热或者太阳能等, 本论文采用的是太阳能,而且水箱中有三个电加热器,正在太阳能不行满意实践央浼时 用来加热水箱中的水,为本制冷体系供给热源。体系的焦点部件为蒸汽喷射器,它取 代了蒸汽压缩式制冷体系中的压缩机。根本道理图如图 1-2。太阳能集热器把水加热 到必然温度而且把水储蓄正在蓄热水箱中,通过水泵把热水输送到产生器中使其加热制 冷剂,而且使制冷剂汽化成高温高压的制冷剂蒸汽,当制冷剂蒸汽通过直径渐渐缩小 的喷嘴时,其压能转换成动能,这些高速的制冷剂蒸汽会正在吸入室变成必然的真空度, 因此会将蒸发器中低温低压的制冷剂蒸汽抽吸进罗致室,这两股制冷剂蒸汽正在搀杂室 中搀杂使速率抵达均一,然晚辈入扩压室,正在扩压室中制冷剂蒸汽的速率渐渐低落, 而压力则渐渐升高,达到扩压室的出口时其压力抵达冷凝压力,从而达成了对制冷剂 蒸汽从蒸发压力到冷凝压力的压缩。抵达冷凝压力的搀杂蒸汽进入冷凝器,正在冷凝器 中举行固结放热并固结成液体,然晚辈入储液器,正在储液器中制冷剂液体分为两部门, 此中一部门制冷剂则被工质泵输送回产生器,正在产生器中制冷剂再次被加热加压,而 另一部门制冷剂则经历节省安装举行节省降压,然晚辈入蒸发器蒸发完工制冷负荷。 图1-2太阳能蒸汽喷射式制冷机的道理图 Figure1-2 Solar ejector refrigeration system 1.3 太阳能蒸汽喷射式制冷体系的推敲近况 蒸汽喷射式制冷体系最早运用的制冷剂为水,而这种体系早正在二十世纪初就仍旧 有人提出了,它是由Charles Parsons 和Le Blance 提出的 。尽量这种体系有许众的甜头,但是因为水不行制取低于冰点的温度,并且结果很低,水蒸汽的比容大导致配置 体积宏壮;尽量陆续有人 [5,6] 提出改革水蒸气喷射制冷体系的形式,然而跟着结果更高、 体积紧凑的压缩式制冷体系的闪现,水蒸气喷射式制冷体系正在被工业运用了一段韶华 后渐渐退出了史书的舞台。20 世纪70 年代末,境遇和能源题目下手惹起人们的谨慎, 于是,能够运用初级能源或者是工业废热的蒸汽喷射式制冷体系又惹起人们的合切。 正在蒸汽喷射式制冷体系中当用水行为制冷剂时,因为比容的题目,人们则渐渐下手研 究氟利昂制冷剂,由于氟利昂制冷剂的比容斗劲小,正在喷射式制冷体系中氟利昂制冷 剂的运用从新成为了人们合切的热门,跟着人们对境遇题目的进一步相识而且下手合 注氟利昂所带来的境遇题目,氟利昂正在环球界限内下手被禁止运用,正在喷射制冷体系 中人们又下手推敲新型的制冷剂。 对付蒸汽喷射式制冷体系的制冷工质,人们对种种氟利昂类的制冷剂先后举行了 实践推敲,譬喻 R142b、R141b、R114、R12、R113、R11 等。跟着环球境遇题目的日 益非常,人们渐渐相识到这些制冷剂对大气当中的臭氧层具有很强的捣鬼感化,而臭 氧层是地球的扞卫伞。所以这些制冷剂仍旧渐渐被禁止运用。而代替他们的新型环保 型制冷剂如R134a、R123 等获得了推敲 正在1995年搭筑了一个蒸汽喷射式制冷体系的实践台,而且以水蒸气 为制冷工质,针对体系的本能受喷射器的搀杂室中二次流抽吸感化的影响举行了实践 推敲,选用的实践工况别离为产生温度t (26—35)、蒸发温度t (5—10)。1997 年D.W.Sun 对一种新型的太阳能驱动的搀杂体系举行 了数值模仿和热力学阐发 。以R134a和水别离用作压缩式和喷射式体系的制冷剂, 经历实践推敲说明,蒸汽喷射式制冷体系的 COP 比古代的压缩式制冷体系提升了 50%。该推敲鼓动了人们将太阳能喷射制冷体系与其他体系举行连合,从而获得了更 高效的制冷体系。1999 年对R123、R134a 和水等11 中制冷剂编制了数值模仿序次, 并推敲了这些制冷剂正在蒸汽喷射式制冷体系中的本能,正在这些制冷剂当中其本能最优 的制冷剂为R142b和R152a [10] 。Nehad Al-Khalidy 正在1998 年用R113 行为制冷剂,模 拟了蒸发温度、冷凝温度和产生温度正在蒸汽喷射式制冷体系中对其本能的影响 [11] 古代的蒸汽喷射式制冷体系当中为了提升体系的结果,正在体系当中装配了预热器和预冷器。制冷剂从冷凝器出来之后,并正在其进入蒸发器和产生器之前使它的温度别离得 到了很大水准的低落和升高,因此裁减了体系所需求的制冷负荷和加热负荷 [12] G.K.AIxis正在2001 年以能量守恒、质料守恒和动量守恒为根源,别离运用R717、R134a、 R152a R123四种制冷剂对蒸汽喷射式制冷体系举行了数值模仿 [13] 。G.K.Alxis R134a为制冷剂的太阳能蒸汽喷射式制冷轮回举行了模仿,采用的是雅 典区域5 月的太阳能辐射量[14] 。正在统一年R.Yapc [15] 又采用定常面积搀杂模子 对制冷剂为 R123 的蒸汽喷射式制冷体系举行了外面阐发,得出了蒸发温度和冷凝温 度比产生温度对体系本能影响大的结论。然后他又将定压搀杂模子的阐发结果与这一 模仿的阐发结果举行了比较,并得出了正在同工况下得出了如此的结论:运用定压搀杂 模子阐发得出的体系 COP 小于运用定常面积的搀杂模子得出体系的 COP,而且正在面 积比沟通的情景下,定面积搀杂模子阐发得出的结果反而比定压搀杂模子阐发得出的 结果要小。别的当蒸汽喷射式制冷体系正在较高的冷凝温度和较低的蒸发温度下运转 时,其体系的COP 蜕化不大。Nehad A1-Khalidy [16] 对制冷工质为R113 的蒸汽喷射式 制冷体系举行了实践推敲,工况别离为:Te=5~18、Tg=60~100、Tc=40~50, 别离推敲了冷凝温度,产生温度和蒸发温度对体系 COP 的影响,其余,作家还提出 了假设分子量越大则越能有用的取胜制冷体系中的晦气要素,作家同时还以为假设使 用丁烷和乙烷行为体系的制冷剂而且运用众级喷射安装,会有用的提升体系的COP。 Rogdakis [17] 对以氨为工质的喷射制冷体系举行了实践推敲,工况为 Tc=34~42, Te=4~10,Tg=100,Pg=38~41bar,对付区别的冷凝温度和蒸发温度,产生压力为 40bar 时,体系的 COP 0.08~0.22之间,同时实践还给出了正在产生压力区别的情景 下,每个蒸发温度所对应的喷射系数,得出的结论为:蒸发温度越高,产生压力越低, 则喷射系数就越高。G.K.A1exis[ 18] 对工质为甲醇的蒸汽喷射式制冷体系举行了实践研 究,工况为:Tg=117~132.5,Te=-10~5,Tc=42~50,实践得出的 COP 0.139~0.647之间,作家还得出了蒸发温度、冷凝温度和产生温度与体系COP 和制冷 量的合连,体系 COP 和制冷量正在蒸发温度稳固的情景下跟着冷凝温度的低落和产生 温度的升高而升高。Clemens Pollerberg [19] 正在2008 年搭筑了诈骗太阳能蒸汽喷射式制 冷体系为中心空调体系制取冷冻水的实践台,而且以水行为职责介质,实践工况为 Pe=0.010bar,Pg=0.3bar,Pc=0.050bar,策画的制冷量为 1KW。得出的结论为:冷却 水和冷冻水的温度对体系 COP 的影响很大,COP 的最大值闪现正在部门相符及再冷条 件斗劲好的要求下,于是策画工况下的体系结果要比体系的均匀结果低。Selvaraju [20]正在2006 年搭筑了一个制冷工质为R134a,制冷量是0.5KW的实践台,别离对六种不 同尺寸的喷射器举行了实践推敲,工况别离为Te=1.85~12.35,Tg=64.85~89.85, Tc=25.85~37.35,通过对实践结果的阐发得出的结论为,正在产生温度陆续升高时喷 射系数存正在一个临界值,它并不会跟着产生温度的升高也平素升高,当产生温度突出 这个临界值时,喷射器的喷射系数就会下手低落,而且产生温度的这个临界值会跟着 喷射器面积比的低落而减小。Clemens Pollerberg [21] 对工质为水的小型太阳能蒸汽喷射 式制冷体系举行了推敲,其推敲实质厉重为冷却水水温对喷射式制冷体系本能的影 响,而且对体系的节能和结果举行了阐发。Wang [22]对制冷工质为R141b 的太阳能 喷射式制冷机举行了实践推敲,实践结果得出此体系的COP 能够抵达0.225,当此系 统的制冷剂为R365 时,需求加大喷射器的面积比,而且从新策画喷射器。 李自强 [23] 通过外面阐发提出了刷新太阳能蒸汽喷射式制冷体系本能的形式,而且 给出了喷射式制冷机和太阳能集热器本能的谋划形式和公式。张博[24] 编制了实用于众 种工质的气体喷射器策画以及本能阐发的软件,推敲了以 R123 为工质的蒸汽喷射式 制冷体系中,喷射器的职责参数与其布局策画的合连和喷射器内部流场与其职责本能 的合连。王红霞 [25] 推敲了喷射器的运转工况和布局对其本能的影响,用Sokolov 射器策画外面设定定压搀杂,并辅之以体味公式,获得了喷射器布局策画的一系列模子,还用 FLUENT 软件对以 R134a 为制冷剂的喷射器内的活动举行数值模仿,获取 了喷射器内温度、压力和速率的散布秩序,同时通过调动喷嘴距、喷嘴面积比、搀杂 流体压力、职责流体压力和引射流体压力等参数,对不怜悯况下的喷射系数举行谋划, 获得了各参数对喷射器本能影响的秩序。范晓伟,魏静,郑慧凡 [26] EES软件对 制冷工质为R134a 和体系制冷量为4KW的太阳能蒸汽喷射式制冷轮回举行了模仿, 厉重对喷射器的极限喷射系数以及临界背压的影响要素举行了推敲。郑慧凡 [27] 搭筑了 以R134a 为制冷工质的小型太阳能蒸汽喷射式制冷实践台,并对体系的本能举行了研 [28,29]对制冷工质为双元非共沸工质的蒸汽喷射式制冷体系举行了实 验推敲。 1.4 气体喷射器的推敲起色 蒸汽喷射式制冷安装中的焦点部位是气体喷射器,它的几何尺寸对喷射式制冷系 统的本能及喷射器的本能有明显影响,许众学者对此举行了推敲。Charles Parsons [30] 正在1901 年为了把冷凝器中的气体抽出来而发觉的,Maurice Leblanc [31] 正在1910 年第一 次将喷射器运用于制冷体系,这种体系正在20 世纪30 年代的大型兴办空调体系中很受 迎接,自后因为本能更优的蒸汽压缩式制冷体系的闪现,喷射式制冷体系则渐渐被其 庖代。1931-1940 年间,正在全苏联热工推敲所中,别尔曼 [32] 等料理了喷射器的谋划方 法,推敲出了万分完竣的喷射器的布局和喷射器轴向尺寸的谋划形式,而且确定了变 工况要求下喷射器的特征弧线方程。B.J.Huang [33] 正在1999 年改革了喷射器的一维策画 外面,他假设正在喷射器的扩压室喉部产生喷射器的等压搀杂流程,而且确立了一维分 析模子,此模子实用于临界工况,结尾阐发了喷射系数受喷射器布局的影响。 Kanjanapon Chunnanond Selvaraju[34] 正在实践中对区别尺寸的喷射器举行了比较, 而且拔取了最优的尺寸。G.K.Alexis [35] 推敲了喷射器的本能受喷射器各个截面积的影 响。Keenan Neumann[36] 正在理思气体的根源上用质料、能量和动量守恒方程,确立 了一维模子来阐发喷射器的本能,假设扩压器和喷嘴中的流程是等熵流程,而且喷射 器的壁面阻力可大意不计。然后,他们 [37] 校正了模子,并提出了区别的两种搀杂模子 (定常面积搀杂模子、定压搀杂模子)用以分析搀杂机理,通过推敲说明,用定压混 合外面策画的喷射器有很高的职责特征,于是从此的推敲公共采用定压搀杂模子。 邦内对付蒸汽喷射器的推敲也有许众。大连海事大学的李水师 [38,39] 通过实践推敲 得出喷嘴中断段的长度正在2~6 倍喷嘴喉径间才不妨满意喷射器的本能需求,而且提出 喷射器的本能最优时喷嘴的内壁面为二次弧线 年天津大学的张于峰 [40] 射式制冷体系中喷射器的运用举行了实践推敲,接着孙洲阳[41] 提出了复合式喷射制冷 轮回的技巧。南京工业大学的张少维,鞍山钢铁学院的李文忠、刑桂菊等用调动喷嘴 式样的形式来推敲喷射器的本能 [42-44] 。正在上海理工大学徐振立 [45] 通过对喷射器中扩压 室入口与喷嘴出口之间的间隔的调动对喷射器本能的影响举行了实践推敲,而且得出 结论这个间隔存正在一个最优值,当这个间隔大于此最优值时,喷射器就会闪现回流的 地步,而当这一间隔小于这个最优值时,喷射器的喷射系数就会低落,进而导致体系 的本能系数低落。 喷射器的繁荣是以实践为根源的,对付何种尺寸的喷射器本能最优,并没有一个 完满的外面,正在实践运用中通过多量的实践数据变成假设外面,并正在实践或模仿中对 其举行验证、篡改。1.5 本文的厉重推敲职责 本课题以推敲太阳能蒸汽喷射式制冷体系中产生温度的蜕化对体系制冷本能的 影响为根底主意,本文厉重正在以下几个方面举行了外面和实践推敲: 1、喷射器是喷射式制冷体系中焦点部件,本文通过气体动力函数法和等压法进 行谋划、编程,获得喷射器的尺寸。并对谋划获得的喷射器通过Fluent 举行模仿优化, 结尾将喷射器加工成型。 2、对太阳能蒸汽喷射式制冷体系实践台举行了改制。厉重是对产生器举行了改 制,因为本来的板式换热器容积太小不行满意本实践的实践央浼,经谋划换成管壳式 换热器。 3、对喷射器举行体系的试验,推敲实践中职责参数,此中席卷蒸发温度、冷凝 温度和产生温度对体系本能的影响。此中厉重推敲产生温度对体系本能的影响。 4、正在太阳能的要求下,拔取外率的一天对体系的本能举行阐发。然后正在拔取气 象要求大致沟通的一天对体系举行热量添补后,再次对体系的本能举行阐发。结尾对 以上两种情景作出比较阐发,得出结论。 5、结尾,总结全文的推敲实质,并提出极少值得从此持续深切推敲的宗旨。 第二章喷射器的策画及本能预测 喷射器是喷射制冷体系的环节部件之一,它是一种使两股区别流速、压力的流体 彼此搀杂、并变成一股搀杂流体的配置,喷射器的感化是为了提升从蒸发器出来的被 引射蒸汽的压力,被引射蒸汽压力的提升并不直接消磨板滞能。喷射器的布局斗劲简 单,厉重是有喷嘴、吸入室、搀杂室、和扩压室构成的(睹图1-1)。高温高压的职责 流体经历喷射器的喷嘴,使流体的静压能改革成动能,而且以很高的速率从喷嘴喷出, 然晚辈入喷射器的罗致室,并正在吸入室变成必然的真空度,因此把压力较低的被引射 流体吸入。两股流体进入搀杂室后,并正在搀杂室中举行能量平衡,结尾使压力和速率 抵达均一,然后搀杂后的流体进入扩压室,并正在扩压室中举行增压使压力抵达体系的 冷凝压力。从扩压室出来的搀杂流体的压力将高于进入罗致室时的被引射流体的压 本章将对喷射器的策画形式及其本能举行探求。2.1 喷射器策画 喷射器的策画平常是诈骗一维策画外面,厉重有定常面积搀杂外面和定压搀杂理 论。正在实践策画中,定压搀杂外面策画的喷射用具有斗劲好的本能,所以,本实践台 中策画的喷射器采用的是一维定压策画外面。 对付喷射器的谋划各文献中所运用的形式有许众,此中最厉重的有气体动力函数 法、体味系数法和等压法等。体味系数法的厉重实践外面则是按照正在实践中所获得的 公式、数据、图外等,对喷射器举行谋划,所以必须要有必然的实践体味才气确切选 择参数,于是本课题不适合运用体味系数法。本文中厉重运用气体动力函数法,然而 行为斗劲,也会运用等压法举行谋划。 2.1.1 等压法 等压法的策画思思可连合图2-1 分析。图中,线 是喷嘴出口至搀杂室入口 的超音速搀杂区中职责流体的全压,线 是喷嘴出口至搀杂室入口超音速搀杂 区中被引射流体的全压,线 是搀杂室入口至出口截面流体的全压,线 搀杂室出口截面压降,线 是搀杂室出口至扩压室出口截面的压缩流体全压; 线 代外流体的静压线,从图中能够看出,被引射流体与职责流体正在喷嘴 出口就具有沟通的静压力。二者正在超音速搀杂区搀杂,正在搀杂室入口抵达速率与压力 的联合,正在经历搀杂室和扩压室举行扩压,使被引射流体压力升高。古代的等压策画 法并没有研究喷射器的阻力牺牲和流体的二次臃塞地步(压缩气氛通过中断管或拉瓦 尔管,正在最小截面处抵达声速时,若上逛总温度和总压力依旧必然,无论如何低落管 道下逛的压力,通过管道的质料流量都不会增大的地步)。 图2-1古代等压法喷射器压力蜕化弧线 Pressure curve traditionalpressure injector 为了研究喷射器的结果,对其策画谋划做了以下假设: 喷射器内的流体活动为一维稳态活动,而且被引射流体吸入口、扩压器出口、喷嘴入口流体的速率可大意不计。 被引射流体和职责流体正在搀杂室t1—t1截面(睹图2-2)之前没有搀杂, 正在此之后举行等压搀杂。 被引射流体正在搀杂室的某一截面t1-t1抵达壅塞状况。 图2-2 喷射器简图 Figure2-2 Simplified block diagram ejector2.1.1.1 喷嘴策画 喷嘴入口职责流体的流量、压力和温度已知,按照气体动力学外面,喷嘴喉部达 到壅塞状况时,面积为: 10 绝热指数Cv Cp (2-2)Cp—气体定压比热,kJ/(kg 正在喷嘴出口压力仍旧设定的情景下,喷嘴出口的职责流体马赫数可按照以下方程(2—3)近似谋划 p1—喷嘴出口的职责流体马赫数; p1——喷嘴出口压力,Pa; 喷嘴出口的截面积按照方程(2-4)谋划 2.1.1.2搀杂室策画 搀杂室的横截面积与喷嘴喉部横截面积的比值为喷射器策画的环节参数,这个值 用下列方程迭代求解。 按照假设,被引射流体正在搀杂室截面 t1-t1 抵达壅塞状况,这时被引射流体的马 赫数等于1,则正在等熵要求下这一截面被引射流体的压力为 11 st1—搀杂室中被引射流体正在截面t1-t1 抵达壅塞状况时的马赫数; st1—这一截面被引射流体的压力,Pa; —被引射流体喷射器入口的压力,Pa。被引射流体和职责流体正在这一截面等压搀杂,于是,正在此截面他们的压力相称, stpt (2-6)截面t1-t1 职责流体的马赫数按照下列等熵合连式近似谋划 (2-7)正在截面t1-t1 处职责流体所占面积 ptpt pt1—截面t1-t1 职责流体的面积,m —从截面t1-t1到喷嘴出口职责流体的牺牲系数。 截面t1-t1 的面积为 stpt t1—截面t1-t1 的面积,m st1—截面t1-t1 被引射流体的面积,m —被引射流体被抽吸的质料流量,kg/s;12 —被引射流体的等熵结果系数。截面 t1-t1 之后,职责流体与被引射流体搀杂,激波产生的截面之前两者仍旧混 合匀称,并且搀杂流体的参数能够用相接性方程、动量守恒方程和能量守恒方程求解。 动量方程为: pt1—截面t1-t1 职责流体的流速,m/s; st1—截面t1-t1 被引射流体的流速,m/s; —搀杂流体的流速,m/s。截面t1-t1 被引射流体和职责流体的流速可用马赫数界说式求解 ptpt pt ptpt rRT stst st stst rRT