机械过冷对CO 2 两相流引射制冷系统性能的影响
发布时间：2022-01-08 02:51
随着全球环境现状的日益恶化,迫切需要一种天然无害的制冷剂来替代传统制冷剂。CO2制冷系统以其独特的性能,成为了近年来的研究热点。对于传统跨临界CO2引射制冷系统,膨胀阀在节流过程中造成较大节流损失,用引射器将其替代可有效的回收膨胀功,提高系统性能。除了提升引射比来提高系统性能,还可通过机械过冷循环来优化系统。本文在原有的CO2两相流引射制冷系统（ERS）基础之上,加入辅助冷却系统（MS）,用以对主循环气体冷却器出口 CO2进行冷却,两个循环在过冷器中逆流换热,为主循环提供一定的过冷度。本文首先对带有机械过冷的传统CO2引射制冷循环中各部件建立模型,再对整个系统建立集总参数模型,通过Matlab软件编写程序,对主循环集总参数模型进行求解,程序中制冷剂物性使用Refprop调用,并用EES计算辅助循环性能。通过对排气压力、过冷度、蒸发温度、气冷器出口温度、环境温度影响的研究,探究系统最佳工况以及性能变化,并进行相关实验研究,得到以下结论:1.模拟结果表明,随着排气压力和过冷度的升高,系统存在性能最佳的最优工况,即排气压力8.5MPa、过冷度24℃。在此工况之下,设定蒸发温度变化范围为-5℃...
【文章来源】：天津商业大学天津市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?１７７０至２０３０年总臭氧柱变化??Ｆｉｇ．１－１?Ｃｈａｎｇｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｏｚｏｎｅ?ｃｏｌｕｍｎ?ｆｒｏｍ?１９７０?ｔｏ?２０３０??
０江￡＆＾［１２］于??１９８５年首次提出，但引射器最初的设计意图并不是用于制冷系统中，而是将其运??用在蒸汽机领域，以替代机械泵为锅炉提供液态水，在蒸气动力循环的冷凝器中开??可以起到去除空气的作用。随着制冷行业的快速发展，越来越多的研宄指向了系统??优化，而引射器因器独特的性能而备受关注，广受研究者的青睐。??传统蒸气压缩制冷系统的节流装置为膨胀阀，而引射器的出现，表现出了更优??秀的性能，不仅可以起到节流的作用，还可以通过降低膨胀功损失的方式使系统更??加节能。引射器的结构如图１－２所示，其工作原理为一次高压流进入喷嘴，经绝??热膨胀后获得较大的动能从而提高工质流速，并将二次低压流卷吸进引射器，两股??流体流入混合室中混合后进入扩压室内膨胀提升压力势能后流出引射器。??麵体??两段式牺?－Ｌ］?ｙ接受胃?扩压室??＇?＼?／?混合室?／???１、、?／?—－１??工作流钵＿＿＿Ａ?７?湛合流体??Ｚ?Ｊ??图１－２引射器结构图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｊｅｃｔｏｒ??１．２．２引射制冷循环原理??引射制冷循环原理图如图１－３所示，可以看出，引射系统相较于传统系统使用??引射器完成膨胀阀的工作，并在压缩机回气口加入了汽液分离器。高温高压工质被??压缩机排出后进入气冷器中换热，降温之后进入引射器入口，卷吸经过蒸发器制冷??后的工质，二者混合后进入汽液分离器中由于密度原因发生了两相分离，上部的气??态工质作为压缩机回气返回压缩机，下部的液态工质进入蒸发器中开始下一次循环，??此循环减小了蒸发过程的压力损失，对蒸发过程进行了优化，从而使
?第一章绪论???Ｐ￣冷凝器Ｉ——＝?＾??ｒｉ＞??１?ｌｈ＾??￡．弓丨射器?—１汽．??＾Ｖｖ＾?＝分??＼?＿?Ｖ?＾??ｙ蒸发器?Ｉ?［ｊ〇＾??Ｊ?膨脒阀??图１－３两相流引射制冷循环原理图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｅｊｅｃｔｏｒ?ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ?ｃｙｃｌｅ??１．３国内外研究现状??１．３．１引射器国内外研究现状??１９９０年，Ｋｏｍｌｉａｕｓｅｒ［１３］才真正提出引射器可以被使用在Ｃ０２跨临界系统中来??发挥节能本领。由于引射器独特的结构特性，使其在节能领域体现了独到的优势，??针对引射器的研究也更具针对性。国内外学者从理论计算、几何参数、运行工况、??内部结构、实际运用等方面，对引射器进行了大量的研宄。??Ｋｅｅｎａｎ［１４］首次提出了等压混合引射器的概念，即工质在混合室内可以近似为??等压混合过程。尽管等面积混合引射器可以提供更高的质量流率，但等压混合引射??器由于其稳定性更强，被认为更有利于实践。但是由于受到诸多条件限制，??Ｋｅｅｎａｎ忽略了喷嘴效率及扩压室效率，因此，这种在这种方法下得到的引射比存??在较大的误差。??引射器的几何尺寸对于其效率和整个循环的性能有重要的作用，各部分尺寸被??设计为最佳尺寸时可以最大的发挥引射器的节能效果。Ｅｌｂｅｌ［１５］等人提出了根据单??个参数量化引射器性能的方法，对使用了引射器的Ｃ０２系统进行了相关实验，并??将结果与使用膨胀阀节流的常规系统进行了比较，表明引射器的引入可使系统制冷??量和ＣＯＰ在常规基础上分别提高８％和７％；针对混合室长度和扩张角的大小
【参考文献】：
期刊论文
[1]热电过冷器-膨胀机耦合CO2跨临界制冷循环?分析[J]. 代宝民,刘圣春,潘红蕊,孙志利,杨茜茹,马一太. 流体机械. 2019(06)
[2]引射器关键结构参数优化设计及验证[J]. 刘培启,王海涛,武锦涛,朱立志,胡大鹏. 大连理工大学学报. 2017(01)
[3]从《京都议定书》到《巴黎协定》[J]. 赵天. 国家电网. 2017(01)
[4]从《京都议定书》到《巴黎协定》:气候国际法的改革与发展[J]. 李威. 上海对外经贸大学学报. 2016(05)
[5]基于热电原理的过冷器在家用空调中应用的实验研究[J]. 金听祥,吕子建. 制冷学报. 2016(05)
[6]二氧化碳喷射器运行效率的实验研究[J]. 张金锐,吴静怡,EIKEVIK Trygve Magne. 制冷学报. 2016(03)
[7]制冷空调行业制冷剂替代进程解析[J]. 张朝晖,陈敬良,高钰,刘晓红. 制冷与空调. 2015(01)
[8]多孔喷嘴射流泵流动模拟与涡结构分析[J]. 龙新平,姚鑫,杨雪龙. 排灌机械工程学报. 2012(02)
[9]新型喷射循环（Eject Cycle）车用冷冻机的开发[J]. 池本彻,武内裕嗣,西山鸟,春幸口池上真,松永久嗣,神谷博. 制冷技术. 2008(01)
[10]机械过冷的制冷系统在汽车空调中的应用[J]. 顾开春,张华,吴兆林. 制冷与空调. 2003(04)
硕士论文
[1]改进的跨临界CO2引射制冷系统性能模拟及实验研究[D]. 孔进笑.天津商业大学 2019
[2]机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环的热力性能分析[D]. 卢芬平.天津商业大学 2019
[3]蒸气喷射准双级压缩制冷系统的实验研究[D]. 巩庆霞.天津商业大学 2017
[4]空调冷柜双联机性能模拟与实验研究[D]. 黄康.天津商业大学 2017
[5]双节流跨临界CO2两相流引射制冷系统的研究[D]. 史耀广.天津商业大学 2016
[6]跨临界CO2两相流引射器性能的数值模拟和实验研究[D]. 任立乾.天津商业大学 2014
[7]跨临界CO2两相流引射制冷系统数值模拟及实验研究[D]. 王冬丽.天津商业大学 2013
本文编号：3575754
【文章来源】：天津商业大学天津市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?１７７０至２０３０年总臭氧柱变化??Ｆｉｇ．１－１?Ｃｈａｎｇｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｏｚｏｎｅ?ｃｏｌｕｍｎ?ｆｒｏｍ?１９７０?ｔｏ?２０３０??
０江￡＆＾［１２］于??１９８５年首次提出，但引射器最初的设计意图并不是用于制冷系统中，而是将其运??用在蒸汽机领域，以替代机械泵为锅炉提供液态水，在蒸气动力循环的冷凝器中开??可以起到去除空气的作用。随着制冷行业的快速发展，越来越多的研宄指向了系统??优化，而引射器因器独特的性能而备受关注，广受研究者的青睐。??传统蒸气压缩制冷系统的节流装置为膨胀阀，而引射器的出现，表现出了更优??秀的性能，不仅可以起到节流的作用，还可以通过降低膨胀功损失的方式使系统更??加节能。引射器的结构如图１－２所示，其工作原理为一次高压流进入喷嘴，经绝??热膨胀后获得较大的动能从而提高工质流速，并将二次低压流卷吸进引射器，两股??流体流入混合室中混合后进入扩压室内膨胀提升压力势能后流出引射器。??麵体??两段式牺?－Ｌ］?ｙ接受胃?扩压室??＇?＼?／?混合室?／???１、、?／?—－１??工作流钵＿＿＿Ａ?７?湛合流体??Ｚ?Ｊ??图１－２引射器结构图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｊｅｃｔｏｒ??１．２．２引射制冷循环原理??引射制冷循环原理图如图１－３所示，可以看出，引射系统相较于传统系统使用??引射器完成膨胀阀的工作，并在压缩机回气口加入了汽液分离器。高温高压工质被??压缩机排出后进入气冷器中换热，降温之后进入引射器入口，卷吸经过蒸发器制冷??后的工质，二者混合后进入汽液分离器中由于密度原因发生了两相分离，上部的气??态工质作为压缩机回气返回压缩机，下部的液态工质进入蒸发器中开始下一次循环，??此循环减小了蒸发过程的压力损失，对蒸发过程进行了优化，从而使
?第一章绪论???Ｐ￣冷凝器Ｉ——＝?＾??ｒｉ＞??１?ｌｈ＾??￡．弓丨射器?—１汽．??＾Ｖｖ＾?＝分??＼?＿?Ｖ?＾??ｙ蒸发器?Ｉ?［ｊ〇＾??Ｊ?膨脒阀??图１－３两相流引射制冷循环原理图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｅｊｅｃｔｏｒ?ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ?ｃｙｃｌｅ??１．３国内外研究现状??１．３．１引射器国内外研究现状??１９９０年，Ｋｏｍｌｉａｕｓｅｒ［１３］才真正提出引射器可以被使用在Ｃ０２跨临界系统中来??发挥节能本领。由于引射器独特的结构特性，使其在节能领域体现了独到的优势，??针对引射器的研究也更具针对性。国内外学者从理论计算、几何参数、运行工况、??内部结构、实际运用等方面，对引射器进行了大量的研宄。??Ｋｅｅｎａｎ［１４］首次提出了等压混合引射器的概念，即工质在混合室内可以近似为??等压混合过程。尽管等面积混合引射器可以提供更高的质量流率，但等压混合引射??器由于其稳定性更强，被认为更有利于实践。但是由于受到诸多条件限制，??Ｋｅｅｎａｎ忽略了喷嘴效率及扩压室效率，因此，这种在这种方法下得到的引射比存??在较大的误差。??引射器的几何尺寸对于其效率和整个循环的性能有重要的作用，各部分尺寸被??设计为最佳尺寸时可以最大的发挥引射器的节能效果。Ｅｌｂｅｌ［１５］等人提出了根据单??个参数量化引射器性能的方法，对使用了引射器的Ｃ０２系统进行了相关实验，并??将结果与使用膨胀阀节流的常规系统进行了比较，表明引射器的引入可使系统制冷??量和ＣＯＰ在常规基础上分别提高８％和７％；针对混合室长度和扩张角的大小
【参考文献】：
期刊论文
[1]热电过冷器-膨胀机耦合CO2跨临界制冷循环?分析[J]. 代宝民,刘圣春,潘红蕊,孙志利,杨茜茹,马一太. 流体机械. 2019(06)
[2]引射器关键结构参数优化设计及验证[J]. 刘培启,王海涛,武锦涛,朱立志,胡大鹏. 大连理工大学学报. 2017(01)
[3]从《京都议定书》到《巴黎协定》[J]. 赵天. 国家电网. 2017(01)
[4]从《京都议定书》到《巴黎协定》:气候国际法的改革与发展[J]. 李威. 上海对外经贸大学学报. 2016(05)
[5]基于热电原理的过冷器在家用空调中应用的实验研究[J]. 金听祥,吕子建. 制冷学报. 2016(05)
[6]二氧化碳喷射器运行效率的实验研究[J]. 张金锐,吴静怡,EIKEVIK Trygve Magne. 制冷学报. 2016(03)
[7]制冷空调行业制冷剂替代进程解析[J]. 张朝晖,陈敬良,高钰,刘晓红. 制冷与空调. 2015(01)
[8]多孔喷嘴射流泵流动模拟与涡结构分析[J]. 龙新平,姚鑫,杨雪龙. 排灌机械工程学报. 2012(02)
[9]新型喷射循环（Eject Cycle）车用冷冻机的开发[J]. 池本彻,武内裕嗣,西山鸟,春幸口池上真,松永久嗣,神谷博. 制冷技术. 2008(01)
[10]机械过冷的制冷系统在汽车空调中的应用[J]. 顾开春,张华,吴兆林. 制冷与空调. 2003(04)
硕士论文
[1]改进的跨临界CO2引射制冷系统性能模拟及实验研究[D]. 孔进笑.天津商业大学 2019
[2]机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环的热力性能分析[D]. 卢芬平.天津商业大学 2019
[3]蒸气喷射准双级压缩制冷系统的实验研究[D]. 巩庆霞.天津商业大学 2017
[4]空调冷柜双联机性能模拟与实验研究[D]. 黄康.天津商业大学 2017
[5]双节流跨临界CO2两相流引射制冷系统的研究[D]. 史耀广.天津商业大学 2016
[6]跨临界CO2两相流引射器性能的数值模拟和实验研究[D]. 任立乾.天津商业大学 2014
[7]跨临界CO2两相流引射制冷系统数值模拟及实验研究[D]. 王冬丽.天津商业大学 2013
本文编号：3575754
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3575754.html
