跨臨界CO2噴射制冷循環(huán)的性能研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)制冷劑對(duì)臭氧層破壞的日益加劇，環(huán)境友好型的自然工質(zhì)CO2在制冷領(lǐng)域的應(yīng)用重新回到人們的視野?？缗R界CO2噴射制冷循環(huán)作為一種有效的節(jié)能技術(shù)，引起了各國學(xué)者的關(guān)注和研究。
　　目前，關(guān)于CO2制冷方面的研究多集中在熱泵熱水器領(lǐng)域，而對(duì)于跨臨界CO2噴射制冷循環(huán)的能(炯)分析還不夠完善;此外，縮放噴嘴是噴射器的關(guān)鍵部分，它能通過影響噴射器的效率而對(duì)循環(huán)性能產(chǎn)生重要作用，而當(dāng)前對(duì)縮放噴嘴內(nèi)CO2兩相流動(dòng)的研究還很少。為此，本文在

2、對(duì)噴射器內(nèi)的混合流動(dòng)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，新定義了壓力系數(shù)來評(píng)價(jià)噴射器擴(kuò)壓段的升壓性能，以此對(duì)跨臨界CO2噴射制冷循環(huán)的p-h圖進(jìn)行了改進(jìn)并建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)跨臨界CO2噴射制冷循環(huán)進(jìn)行了熱力學(xué)理論分析。研究了變工況參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響以及系統(tǒng)及各部件的(炯)損。隨后，基于延遲平衡理論建立了噴射器縮放噴嘴內(nèi)的跨臨界CO2兩相流動(dòng)的計(jì)算模型，考察了縮放噴嘴內(nèi)的壓力分布情況，并對(duì)平衡激波進(jìn)行了探究。主要結(jié)論如下:
　　1、變工況參數(shù)對(duì)循環(huán)性

3、能的影響:隨壓力系數(shù)的增大，系統(tǒng)性能系數(shù)COP、噴射器的增壓比和效率等逐漸增大，壓縮機(jī)的壓縮比則減小，噴射系數(shù)基本不變;當(dāng)冷卻器工作壓力在8MPa到9.5MPa的低壓區(qū)段增大時(shí)，噴射系數(shù)、噴射器效率和COP快速增大，而且COP將達(dá)到最大值，在大于9.5MPa的高壓區(qū)段，噴射系數(shù)和噴射器效率基本不變，COP則逐漸減小。隨冷卻器出口溫度的增大，噴射系數(shù)、COP和噴射器效率均有所降低，但COP最大值對(duì)應(yīng)的壓力卻升高。隨蒸發(fā)溫度的增大，噴射系數(shù)

4、和COP逐漸增大，噴射器效率則有所減小，而COP最大值對(duì)應(yīng)的壓力基本不變。
　　2、(炯)分析的主要結(jié)論:壓力系數(shù)和冷卻器出口溫度的變化主要對(duì)噴射器的(炯)損系數(shù)有影響較大，對(duì)其它參數(shù)影響不明顯;隨蒸發(fā)溫度的增大，冷卻器和蒸發(fā)器的(炯)效率明顯增大，同時(shí)提高了系統(tǒng)的(炯)效率;隨冷卻器工作壓力的增大，冷卻器的(炯)效率大幅降低，而噴射器的(炯)損失逐漸減少，系統(tǒng)的(炯)損系數(shù)在約8.4MPa時(shí)有最小值。
　　3、噴射器縮放噴

5、嘴內(nèi)的數(shù)值分析:通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)壓力分布的模擬曲線與相關(guān)文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)比較一致，驗(yàn)證了所建數(shù)學(xué)模型具有一定可行性;可以得出在進(jìn)口狀態(tài)一定時(shí)，噴嘴出口壓力隨擴(kuò)張角的增大而減小，且當(dāng)擴(kuò)張角達(dá)到一定值后，臨近噴嘴出口的擴(kuò)張段的壓力基本不變。對(duì)擴(kuò)張段平衡激波的分析得出，隨縮放噴嘴擴(kuò)張段長度的減小，平衡激波高壓側(cè)壓力升高，激波強(qiáng)度變大，導(dǎo)致流動(dòng)損失增大。因此，為了設(shè)計(jì)性能較高的CO2噴射器，要盡可能避免噴嘴內(nèi)產(chǎn)生激波，所以要合理設(shè)計(jì)縮放噴嘴的擴(kuò)壓