喷射器的性能优化分析

发布时间：2017-04-26 10:12

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【摘要】：水蒸汽喷射器以自然工质水为制冷剂,能够利用太阳能、工业废热、废汽等低品位能源进行制冷,有效提高了能源利用率。将蒸汽喷射器作为升压部件应用在制冷系统中的研究越来越多,但喷射器内部为超声速流动,传热、传质等过程同时发生,并伴有激波现象,蒸汽在喷射器内部的流动机理十分复杂,目前主蒸汽与被引射蒸汽之间的混合机理仍不明确,喷射器设计依旧采用半经验半理论的方式。本文采用EES软件调用水蒸汽物性参数,结合喷射器的经典设计理论,对喷射器几何尺寸进行预估,并采用FLUENT软件对喷射器进行数值模拟,考察不同操作工况以及几何尺寸对喷射器性能的影响,依此对喷射器的结构尺寸进行优化。本文在研究过程中选择一维等压混合理论模型进行模拟研究,并对蒸汽在喷射器内部的理论流动过程进行热力学分析;基于喷射器的设计理论,结合EES软件调用水蒸汽物性参数,编写了预估喷射器几何结构尺寸的程序,通过与参考文献中的实验数据的进行对比分析,两者的误差在10%以内,自编程序可行;针对空调工况,根据自编程序设计出符合空调工况的蒸汽喷射器尺寸,并研究了主蒸汽状态、被引射蒸汽状态、喷射器出口冷凝背压、等截面混合室的长径比以及主喷嘴出口与锥形混合室入口直径比等参数对喷射器性能的影响。模拟发现,喷射器的喷射系数与被引射蒸汽温度成正比,但主蒸汽的温度并不是越高越好,主蒸汽温度在130℃时达到最大值,喷射器出口冷凝背压随蒸发温度以及主蒸汽温度的增加而增强。几何尺寸对喷射器性能的影响不可忽略,在操作工况不变的情况下,等截面混合室的长径比L/D=5时,喷射器的性能最好,当L/D5后喷射器克服冷凝背压的能力无明显增长,主喷嘴出口与锥形混合室入口直径比d/D=4时喷射器的喷射系数存在最大值。
【关键词】：蒸汽喷射器 热力学分析 数值模拟 喷射系数
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB657
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 前言9-19
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 喷射器的研究现状9-13
• 1.2.1 喷射器模型的研究现状10-12
• 1.2.2 喷射器结构参数的研究现状12-13
• 1.3 喷射制冷系统的研究现状13-17
• 1.4 研究内容及意义17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 喷射器理论及水蒸汽喷射制冷系统原理分析19-38
• 2.1 喷射器理论分析19-32
• 2.1.1 蒸汽喷射器的工作原理19-21
• 2.1.2 蒸汽喷射器理论计算21-26
• 2.1.3 蒸汽喷射器的设计26-32
• 2.2 水蒸汽喷射制冷系统理论分析32-37
• 2.2.1 水蒸汽喷射制冷系统的工作原理32-33
• 2.2.2 水蒸汽喷射制冷系统的热力分析33-37
• 2.3 本章小结37-38
• 第三章 水蒸汽喷射制冷循环实验台设计38-48
• 3.1 实验系统38-39
• 3.2 实验装置39-48
• 3.2.1 锅炉39-40
• 3.2.2 蒸发器40-42
• 3.2.3 冷凝器42-44
• 3.2.4 冷却塔44-45
• 3.2.5 数据采集装置45-48
• 第四章 喷射器性能的数值模拟48-67
• 4.1 喷射器的几何尺寸48-50
• 4.2 喷射器的CFD模型50-53
• 4.2.1 流动方程50-51
• 4.2.2 网格生成51-53
• 4.2.3 求解器设置53
• 4.2.4 流体物性53
• 4.2.5 边界条件53
• 4.3 被引射蒸汽状态对喷射器的影响53-58
• 4.4 主蒸汽状态对喷射器的影响58-62
• 4.5 等截面混合室长径比对喷射器的影响62-63
• 4.6 主喷嘴出.与锥形混合室入.直径比对喷射器的影响63-66
• 4.7 本章小结66-67
• 第五章 结论与展望67-69
• 5.1 结论67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-75
• 发表论文及参加科研情况说明75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 陶金亮;变工况蒸汽喷射式热泵蒸发喷射器的实验研究[D];河北工业大学;2004年

2 王红霞;气体喷射器的设计及数值模拟研究[D];南京理工大学;2009年

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本文编号：328247