太陽能制冷用小型噴射器的性能及其優(yōu)化研究.pdf

1、隨著能源的不斷消耗，環(huán)境污染的不斷加重，全球正面臨著一場(chǎng)能源短缺和生活環(huán)境惡化的危機(jī)。世界各國(guó)對(duì)能源的合理有效利用和環(huán)境保護(hù)也越來越關(guān)注。在我國(guó)的能源消耗結(jié)構(gòu)中，制冷空調(diào)的能源消耗占到了總能耗的20％左右，其制冷劑泄漏也導(dǎo)致了溫室效應(yīng)及臭氧空洞等環(huán)境問題。因此，制冷空調(diào)的節(jié)能環(huán)保就顯得非常的必要，而太陽能噴射式制冷正是這樣一個(gè)節(jié)能環(huán)保的制冷方式。噴射器作為太陽能噴射式制冷的核心部件，有著簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)；但同時(shí)，噴射器內(nèi)部的流動(dòng)過程

2、復(fù)雜，噴射器理論大多是基于某些特定用途噴射器的性能變化規(guī)律的歸納總結(jié)，設(shè)計(jì)分析一般都是建立在一維分析基礎(chǔ)上的半經(jīng)驗(yàn)公式。對(duì)于太陽能制冷用小型噴射器的研究，還少見有報(bào)道，其性能變化規(guī)律及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究就顯得非常有意義。
　　 本文在上屆同學(xué)的研究基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了完善，通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，并與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，深入的分析了各運(yùn)行參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)太陽能噴射制冷用小型噴射器的性能的影響，歸納總結(jié)出了一個(gè)新的參數(shù)以更加簡(jiǎn)便的分析噴

3、射器的性能，優(yōu)化了噴射器的結(jié)構(gòu)，對(duì)提高噴射器效率及完善噴射器理論作出了貢獻(xiàn)，有切實(shí)的重要意義。具體的研究工作有：(1)在噴射制冷用噴射器的理論基礎(chǔ)上，建立了一套模擬太陽能噴射制冷用噴射器性能表現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。利用蒸汽發(fā)生器替代太陽能加熱裝置，產(chǎn)生工作流體。通過調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器的加熱量、引射入口的閥門和噴射器出口的閥門開度來改變整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中工作流體、引射流體和噴射器出口混合流體的工況，研究增壓太陽能噴射制冷用小型噴射器的性能表現(xiàn)。(2)通過分

4、析大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)了運(yùn)行參數(shù)對(duì)噴射器性能的影響。在不同噴射器結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)的條件下，詳細(xì)的分析了工作流體壓力、引射流體壓力、噴射器出口壓力對(duì)小型蒸汽噴射器性能的影響規(guī)律。同時(shí)，引入膨脹比和壓縮比這兩個(gè)無量綱參數(shù)，分析它們對(duì)噴射器性能的影響規(guī)律，并通過這兩個(gè)無量綱參數(shù)分析了工作流體壓力、引射流體壓力和噴射器出口壓力之間的耦合影響。(3)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所表現(xiàn)出的規(guī)律，歸納出了一個(gè)組合參數(shù)B=(?)(k為水蒸汽絕熱指數(shù)，本文中取1.3），使得

5、固定結(jié)構(gòu)噴射器的噴射系數(shù)只與工作流體壓力和無量綱參數(shù)B相關(guān)，即u=u(Pp，B)。這樣，關(guān)于運(yùn)行參數(shù)對(duì)噴射器性能影響的分析及運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化的過程可以大大簡(jiǎn)化。同時(shí)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得出了組合參數(shù)對(duì)噴射器性能的影響規(guī)律。(4)利用實(shí)驗(yàn)的方法分析了噴嘴距和等截面混合段長(zhǎng)度這兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴射器性能的影響規(guī)律。根據(jù)噴射器結(jié)構(gòu)的可變化情況，不斷改變噴嘴距和等截面混合段長(zhǎng)度的尺寸大小，對(duì)不同結(jié)構(gòu)下噴射器的性能表現(xiàn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)

6、現(xiàn)，噴嘴距和等截面混合段長(zhǎng)度對(duì)噴射器性能的影響很大，且這兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)都有一個(gè)最優(yōu)的取值。(5)建立了合理可行的蒸汽噴射器數(shù)值模擬模型，以進(jìn)一步對(duì)噴射器的性能表現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行研究。根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，建立了噴射器的二維軸對(duì)稱模型，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇合理的求解方法和求解模型，對(duì)噴射器的性能及內(nèi)部流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了計(jì)算分析。(6)詳細(xì)分析了噴射器的一些結(jié)構(gòu)對(duì)噴射器性能的影響規(guī)律。研究中充分利用了商用模擬計(jì)算軟件FLUENT及其前處理軟件GAMBIT的靈活

7、性、可重復(fù)性和低成本性等優(yōu)點(diǎn)，不斷調(diào)整噴射器各結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，模擬了不同結(jié)構(gòu)下噴射器的性能表現(xiàn)，得到了各部分結(jié)構(gòu)對(duì)噴射器性能的影響規(guī)律和最優(yōu)的結(jié)構(gòu)型式。
　　 總之，不論是噴射器的運(yùn)行參數(shù)還是結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)其性能均有較大的影響。本文通過實(shí)驗(yàn)的方法，詳細(xì)的研究了運(yùn)行參數(shù)對(duì)噴射器性能的影響規(guī)律，并歸納總結(jié)了新的無量綱參數(shù)，減少了影響噴射器性能的運(yùn)行參數(shù)個(gè)數(shù)，簡(jiǎn)化了噴射器性能分析的過程，對(duì)噴射器理論的發(fā)展有一定的指導(dǎo)意義。同時(shí)，對(duì)噴射