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，全球正面臨著一場能源短缺和生活環(huán)境惡化的危機。世界各國對能源的合理有效利用和環(huán)境保護也越來越關(guān)注。在我國的能源消耗結(jié)構(gòu)中，制冷空調(diào)的能源消耗占到了總能耗的20％左右，其制冷劑泄漏也導致了溫室效應及臭氧空洞等環(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，有著簡單、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點；但同時，噴射器內(nèi)部的流動過程

2、復雜，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)計分析一般都是建立在一維分析基礎(chǔ)上的半經(jīng)驗公式。對于太陽能制冷用小型噴射器的研究，還少見有報道，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。
　　 本文在上屆同學的研究基礎(chǔ)上，對實驗臺進行了完善，通過進一步的實驗，并與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，深入的分析了各運行參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)對太陽能噴射制冷用小型噴射器的性能的影響，歸納總結(jié)出了一個新的參數(shù)以更加簡便的分析噴

3、射器的性能，優(yōu)化了噴射器的結(jié)構(gòu)，對提高噴射器效率及完善噴射器理論作出了貢獻，有切實的重要意義。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)的實驗臺。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實驗系統(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、析大量的實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)了運行參數(shù)對噴射器性能的影響。在不同噴射器結(jié)構(gòu)和運行參數(shù)的條件下，詳細的分析了工作流體壓力、引射流體壓力、噴射器出口壓力對小型蒸汽噴射器性能的影響規(guī)律。同時，引入膨脹比和壓縮比這兩個無量綱參數(shù)，分析它們對噴射器性能的影響規(guī)律，并通過這兩個無量綱參數(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)由實驗數(shù)據(jù)所表現(xiàn)出的規(guī)律，歸納出了一個組合參數(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)于運行參數(shù)對噴射器性能影響的分析及運行參數(shù)優(yōu)化的過程可以大大簡化。同時，通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，得出了組合參數(shù)對噴射器性能的影響規(guī)律。(4)利用實驗的方法分析了噴嘴距和等截面混合段長度這兩個結(jié)構(gòu)參數(shù)對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度的尺寸大小，對不同結(jié)構(gòu)下噴射器的性能表現(xiàn)進行了實驗研究。通過實驗研究發(fā)

6、現(xiàn)，噴嘴距和等截面混合段長度對噴射器性能的影響很大，且這兩個結(jié)構(gòu)參數(shù)都有一個最優(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，以進一步對噴射器的性能表現(xiàn)規(guī)律進行研究。根據(jù)已有的經(jīng)驗，建立了噴射器的二維軸對稱模型，并結(jié)合實驗結(jié)果選擇合理的求解方法和求解模型，對噴射器的性能及內(nèi)部流動現(xiàn)象進行了計算分析。(6)詳細分析了噴射器的一些結(jié)構(gòu)對噴射器性能的影響規(guī)律。研究中充分利用了商用模擬計算軟件FLUENT及其前處理軟件GAMBIT的靈活

7、性、可重復性和低成本性等優(yōu)點，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，不論是噴射器的運行參數(shù)還是結(jié)構(gòu)參數(shù)，對其性能均有較大的影響。本文通過實驗的方法，詳細的研究了運行參數(shù)對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行參數(shù)個數(shù)，簡化了噴射器性能分析的過程，對噴射器理論的發(fā)展有一定的指導意義。同時，對噴射