努森压缩机优化析及努森压缩制冷系统研究

发布时间：2017-07-16 07:18

  本文关键词：努森压缩机优化析及努森压缩制冷系统研究

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【摘要】：努森压缩机是一种以微/纳尺度下的热流逸效应为工作原理的微型器件,仅由一组微通道和一个连接通道组成,具有结构简单、无运动部件、可利用低品位热能等特点。若将其应用于制冷系统中,可为解决制冷领域的节能和环保问题开辟一条新途径。本文首先假设努森压缩机的微通道和连接通道都发生热流逸效应,分别建立了单级努森压缩的流量和压力模型,分析了努森压缩机内微通道和连接通道的最佳流动状态和压缩机结构尺寸以及运行工况对其性能影响。研究表明,压缩机微通道内的流动为刚进入自由分子流状态(即努森数取knm=10)时性能最好；连接通道内的流动越接近连续流状态,压缩机的流量和压力性能越好,但压缩机的效率却在过渡流中达到最大,且此时努森数为knc=0.695。微通道和连接通道的径向尺寸越大,越有利于提高压缩机的整体性能；而微通道的轴向尺寸越大对提高压缩机的整体性能越不利。压缩机的运行温度和压力越低其性能也越高,并且使其它因素的影响也显著。基于单级压缩机模型,进一步建立了多级压缩的性能模型,分别分析了压差系数、串联级数、结构参数以及运行工况等对其性能影响。研究表明,压差系数、结构参数以及运行工况结构参数对多级压缩机效率的影响与单级压缩机的效率影响基本保持一致,只是串联级数越多其影响越显著。此外,根据上述分析的结论且结合空调工况,设计了以努森压缩机为核心且使用氨、水、R290和R600a等4种目前常用自然工质的制冷系统,并对所设计的系统进行性能分析。最后选出最优的努森压缩水系统进行了进一步的仿真分析。研究表明,努森压缩制冷系统的运行特性类似于压缩机转速可调的常规蒸气压缩制冷系统,其COP随室内温度升高(或环境温度降低)而增大,制冷量随室内温度升高(或环境温度降低)而减小。
【关键词】：努森压缩机 微通道 自然工质 制冷系统 结构设计 优化分析
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB652
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 符号说明11-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 本课题背景15
• 1.2 热驱动的制冷技术15-17
• 1.3 努森压缩机的研究进展17-21
• 1.3.1 努森压缩机的概述17-19
• 1.3.2 努森压缩机的性能研究19-21
• 1.3.3 努森压缩机的应用前景21
• 1.4 本文的主要内容21-23
• 第二章 单级努森压缩机的性能模型及优化分析23-39
• 2.1 压力和流量模型23-27
• 2.1.1 努森压缩机的微通道模型23-24
• 2.1.2 努森压缩机的连接通道模型24-25
• 2.1.3 努森压缩机模型25-27
• 2.2 努森压缩机的效率模型27-29
• 2.2.1 努森压缩机做功模型27-28
• 2.2.2 努森压缩机的能耗模型28
• 2.2.3 努森压缩机的效率28-29
• 2.3 努森压缩机的性能分析29-38
• 2.3.1 努森压缩机内流动状态的确定29-31
• 2.3.2 努森压缩机的结构对性能的影响31-34
• 2.3.3 努森压缩机的运行工况对性能的影响34-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 努森压缩机多级串联的性能模型39-48
• 3.1 流量与压力模型39-40
• 3.1.1 多级努森压缩机流量模型39-40
• 3.1.2 多级努森压缩机压比模型40
• 3.2 多级努森压缩机的效率模型40-41
• 3.2.1 多级努森压缩机的做功模型40
• 3.2.2 多级努森压缩机的能耗模型40
• 3.2.3 多级努森压缩机的效率模型40-41
• 3.3 多级努森压缩机的性能分析41-47
• 3.3.1 压差系数对性能影响41-42
• 3.3.2 结构参数对性能的影响42-44
• 3.3.3 运行工况对性能的影响44-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 努森压缩制冷系统的设计及性能分析48-61
• 4.1 努森压缩制冷系统48-52
• 4.1.1 努森压缩机的数学模型48-49
• 4.1.2 努森压缩制冷系统构建49-50
• 4.1.3 努森压缩制冷系统主要部件设计50-52
• 4.2 努森压缩制冷系统性能分析52-57
• 4.2.1 系统的数学模型52-53
• 4.2.2 不同工质系统的变工况性能及对比分析53-57
• 4.3 关于努森压缩制冷系统的讨论57-60
• 4.3.1 不同工质努森压缩制冷系统的比较57
• 4.3.2 努森压缩制冷系统与常规蒸气压缩制冷系统的比较57-59
• 4.3.3 努森压缩制冷系统与吸收制冷循环的比较59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 努森压缩制冷系统模拟仿真61-74
• 5.1 制冷剂热力性质计算61
• 5.2 努森压缩机模型61-62
• 5.3 冷凝器模型62-65
• 5.3.1 冷凝器模型的建立62-64
• 5.3.2 冷凝器算法设计64-65
• 5.4 蒸发器模型65-68
• 5.4.1 蒸发器的建模65-67
• 5.4.2 算法设计67-68
• 5.5 毛细管模型68
• 5.6 制冷系统模拟仿真与分析68-73
• 5.7 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间发表论文和专利情况82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 吴治将;朱冬生;蒋翔;;蒸发式冷凝器在空气流动下优化设计数值模拟[J];化学工程;2008年01期

2 张于峰;赵薇;田琦;孙越霞;;喷射器性能及太阳能喷射制冷系统工质的优化[J];太阳能学报;2007年02期

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本文编号：547565