太阳能喷射制冷系统喷射器数值模拟研究及结构优化

发布时间：2020-04-01 17:32

【摘要】：太阳能空调由于运行费用低、地域限制较小,成为了众多研究者关注的焦点。世界各国都在进行低品位热源驱动的空调技术的研究,如余热利用空调、太阳能空调等。太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于500万吨标准煤,相当于全世界全年发电量的几十万倍。如果能够有效的利用这些到达地球的能量,就能在很大程度上缓解地球的能源问题。喷射式制冷系统简单、运行稳定、可靠性高和维护简单,可以利用太阳能、废热等低品位能源,所以以太阳能为热源的喷射式制冷成为研究者的重要研究内容。喷射器作为喷射制冷系统中最重要的部件之一,其工作性能直接影响到系统能否正常运行,因此研究喷射器不同结构及不同工况下的工作效率对提高喷射制冷系统工作效率具有重要的意义。本文主要工作包括:(1)分析喷射器工作原理并根据实际工况设计喷射器几何结构尺寸。使用气体动力学法,经计算推导出喷射器结构尺寸。将不同因素对流动产生的影响代入计算,得出的喷射器结构可以使喷射器内部流动更加均匀,减少喷射器内部激波损失。(2)将喷射器结构简化为二维模型并导入ICEM前处理软件中进行网格划分。利用Fluent数值模拟软件对喷射器进行求解,经过计算得出喷射器内部流场及温度、压力分布。(3)通过Fluent数值模拟计算得出工作流体、引射流体和出口被压变化时喷射器工作性能的变化情况。经计算发现,喷射系数随工作压力的增大先升高后降低,且存在最佳值;喷射系数随引射流体压力的增大而升高;出口压力在一定范围内变化时喷射系数基本不发生变化,当出口被压超过临界被压时喷射系数急剧降低。(4)通过Fluent数值模拟计算出喷射系数随喷嘴距、混合室长径比、喷嘴出口与混合室直径比和喷嘴喉口直径对喷射器性能的影响。经计算得出,喷嘴距、混合室长径比、喷嘴出口与混合室直径比和喷嘴喉口直径均存在一个最佳值,小于或大于这个最佳值都会影响喷射器内部流体流动,导致喷射器性能降低。(5)通过在喷射器背部增加中心锥控制喷射器喉口面积的方法,对不同开度下可调式喷射器的数值模拟分析可以得到,随着开度的降低,喷射器内部激波的类型逐渐转变,喷射器内部流动损失变化。经计算得出喉口开度存在最佳值使喷射器内部损失最低,从而提高喷射器性能。(6)设计太阳能喷射制冷系统实验平台,进行实验研究。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU83

【参考文献】