双热源两级喷射式制冷系统的理论与实验研究
本文选题:喷射器 + 喷射式制冷 ; 参考:《浙江大学》2015年博士论文
【摘要】:目前,制冷空调技术已经成为了生活生产中不可或缺的一部分,随着能源危机的出现,热驱动的制冷方式得到了人们越来越多的关注。由于喷射式制冷具有设备简单、成本低、可靠性高等优点,在热驱动的制冷方法中独具优势。本文提出了一种双热源两级喷射式制冷系统,用喷射制冷的方式实现了多品位热源同时利用。在该系统中,通过一个循环泵和一个节流阀的共同作用,为两个不同压力下的发生器提供液体,降低了设备成本,提高了可靠性。在本文中,首先针对发动机尾气与缸套水余热回收工况,对双热源两级喷射式制冷系统进行了理论研究,得到了系统性能随外部参数的变化规律。理论研究表明,新系统通过额外使用一股较低温度的热源驱动高压级喷射器,相比传统喷射式制冷系统可以多提供30%的制冷量。在设计工况下,新系统中的低压级喷射器采用气体引射器的结构形式,目前对气体引射器最佳喷嘴位置的计算方法未见相关报道。以此为背景,为了得到气体引射器的最佳喷嘴位置,在本文中建立了一个一维气体引射器模型。通过所建立的一维气体引射器模型,理论研究了气体引射器性能随喉嘴距的变化规律。理论研究表明,气体引射器的临界引射比一开始随着喉嘴距的增加而增加,当喉嘴距增大到一定数值后,临界引射比不再随着喉嘴距的变化而变化。气体引射器的临界压力随着喉嘴距的增加而降低。根据计算结果对喷射器内部运行机理随喉嘴距的变化进行了分析,并提出了气体引射器最佳喉嘴距的确定方法。设计并搭建了喷射式制冷实验系统,该实验系统可以通过阀切换实现不同的实验流程。设计了可调式喷射器,对所提出的喷射器一维模型进行了实验验证,并优化了模型中的参数,提出了一个气体引射器内速度系数的分步优化方法。实验结果表明,实验结果与模型计算结果相符性较好,临界引射比的平均偏差为3-33%。通过优化后的参数,得到了低压级喷射器的最佳喉嘴距。通过所搭建的实验系统对新系统的性能进行了实验研究,并对传统单级喷射式制冷系统开展了对比实验;实验结果表明,新系统可以对不同品位的热源进行有效综合利用,并再次验证,相比传统系统,新系统通过额外利用一股低温热源驱动,可以提供更多的制冷量。
[Abstract]:At present, refrigeration and air conditioning technology has become an indispensable part of life production. With the emergence of energy crisis, heat driven refrigeration has been paid more and more attention. Because of the advantages of simple equipment, low cost and high reliability, jet refrigeration has a unique advantage in heat driven refrigeration. In this paper, a two-stage ejector refrigeration system with two heat sources is proposed, which realizes the simultaneous utilization of multi-grade heat sources. In this system, through the combined action of a circulating pump and a throttle valve, the liquid is provided for two generators under different pressures, which reduces the cost of the equipment and improves the reliability. In this paper, the two-stage injection refrigeration system with two heat sources is studied theoretically for the recovery of engine exhaust gas and cylinder liner water waste heat, and the variation of system performance with external parameters is obtained. The theoretical study shows that the new system can provide 30% more refrigerating capacity than the traditional ejector refrigeration system by using an extra low temperature heat source to drive the high-pressure ejector. Under the design condition, the low pressure stage ejector in the new system adopts the structure form of the gas ejector. At present, there is no related report on the calculation method of the optimum nozzle position of the gas ejector. In order to get the best nozzle position of the gas injector, a one-dimensional gas ejector model is established in this paper. Based on the one-dimensional gas ejector model, the variation of gas ejector performance with throat distance is studied theoretically. The theoretical study shows that the critical ejection ratio of gas injector increases with the increase of throat distance at first, and when the throat distance increases to a certain value, the critical ejection ratio does not change with the change of throat distance. The critical pressure of the gas injector decreases with the increase of the throat distance. Based on the calculation results, the variation of the internal operating mechanism of the ejector with the throat distance is analyzed, and a method for determining the optimum throat distance of the gas ejector is proposed. The experimental system of jet refrigeration is designed and built. The experimental system can realize different experimental flow through valve switching. The adjustable ejector is designed, and the experimental verification of the proposed one-dimensional model is carried out. The parameters of the model are optimized, and a step by step optimization method of velocity coefficient in the gas ejector is proposed. The experimental results show that the experimental results are in good agreement with the calculated results, and the average deviation of the critical ejection ratio is 3-33. Through the optimized parameters, the optimum throat distance of the low pressure stage ejector is obtained. The performance of the new system is studied by the experimental system, and a comparative experiment is carried out on the traditional single-stage ejector refrigeration system. The experimental results show that the new system can effectively utilize the heat sources of different grades. And again, compared with the traditional system, the new system can provide more refrigerating capacity by using an extra low temperature heat source.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB657
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,本文编号:1960093
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