太阳能喷射制冷系统蒸发器性能研究及优化

发布时间：2017-05-14 09:17

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【摘要】：随着太阳能喷射制冷(SER)技术的发展,太阳能喷射制冷系统(SERS)各部件的优化,得到了越来越多的关注。本文在研究SERS蒸发器工作特性的基础上,采用数值模拟方法,利用FLUENT软件,对蒸发器的工作性能和相应SERS的整体性能进行了研究。研究过程中,分别取制冷剂侧的换热系数和压降之比h/ΔP、SERS整体性能系数COPorll作为蒸发器综合性能和SERS整体性能的评价指标。论文主要研究内容和结果包括以下五个方面。1. 建立了系统TRNSYS模型,对SERS蒸发器在系统运行期间的工作特性,进行了模拟计算。结果表明,SERS蒸发器中,制冷剂的循环流量受系统一次流量和喷射器喷射系数的共同影响,在系统开始运行时最小；14：00左右达到最大值。2. 基于FLUENT软件,对干式管壳蒸发器和满液式蒸发器的工作性能作了比较。结果显示,设计工况下,对换热面积相同的干式管壳和满液式蒸发器,其传热系数大约分别为500W/(m2·K)和1200W/(m2·K)。3. 基于FLUENT软件,分别研究了换热管间距和制冷剂进出口相对距离,对满液式蒸发器工作性能的影响。结果表明,制冷剂进出口相对距离保持700mm不变,管间距从23mm降至15mm,蒸发器综合性能指标从0.006升至0.022；换热管间距保持15mm不变,进出口的相对距离从300mm增至700mm,蒸发器综合性能指标从0.023降至0.021。4. 基于FLUENT软件,分别研究了蒸发器换热管间距和制冷剂进出口相对距离,对SERS整体性能的影响。结果表明,制冷剂进出口相对距离保持700mm不变,换热管间距从23mm降低到15mm,SERS最大整体性能系数从0.10左右增至0.22左右。换热管间距保持15mm不变,进出口相对距离从300mm增至700mm,SERS整体性能略有提高。5. 基于FLUENT软件,研究了系统运行期间,蒸发器进口制冷剂含液量多少对满液式蒸发器工作性能和SERS整体性能的影响。结果表明,蒸发器的制冷剂进出口相对距离保持700mm,换热管间距保持15mm不变,蒸发器进口制冷剂的含液量从30%增至100%,蒸发器综合性能指标从0.12降至0.02,SERS整体性能系数从0.14升至0.22。
【关键词】：太阳能喷射制冷系统 满液式蒸发器 换热管间距 进出口相对距离 系统整体性能
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 符号说明12-13
• 第一章 绪论13-27
• 1.1 太阳能喷射制冷系统13-15
• 1.2 太阳能喷射制冷系统国内外研究现状及存在的问题15-21
• 1.2.1 国内外研究现状15-20
• 1.2.2 存在的间题20-21
• 1.3 蒸发器的研究现状及存在的间题21-24
• 1.3.1 国内外研究现状21-24
• 1.3.2 存在的间题24
• 1.4 本文的主要研究目的和内容24-27
• 1.4.1 研究的主要目的24
• 1.4.2 研究内容24-27
• 第二章 SERS各部件的理论分析27-41
• 2.1 集热器27-29
• 2.1.1 集热器工作原理27
• 2.1.2 集热器热平衡方程27-28
• 2.1.3 集热器效率方程28-29
• 2.2 蓄热水箱29
• 2.3 发生器29-30
• 2.4 喷射器30-33
• 2.4.1 定义30
• 2.4.2 工作原理30-32
• 2.4.3 几何尺寸32-33
• 2.4.4 性能指标33
• 2.5 蒸发器33-39
• 2.5.1 满液式蒸发器33-38
• 2.5.2 干式管壳蒸发器38-39
• 2.5.3 蒸发器性能评价指标39
• 2.6 本章小结39-41
• 第三章 基于TRNSYS的SERS蒸发器工况研究41-49
• 3.1 TRNSYS软件41
• 3.1.1 软件功能41
• 3.1.2 TRNSYS软件建模步骤41
• 3.2 模型建立41-47
• 3.2.1 模型部件参数42-45
• 3.2.2 模型运行机制45-47
• 3.3 模型验证47
• 3.4 模拟结果和分析47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 基于FLUENT的干式与满液式蒸发器工作性能比较49-65
• 4.1 FLUENT软件49-51
• 4.1.1 流动控制方程49-50
• 4.1.2 算法50
• 4.1.3 多相流模型50-51
• 4.1.4 UDF51
• 4.2 蒸发器设计公式51-54
• 4.2.1 满液式蒸发器设计公式51-54
• 4.2.2 干式管壳蒸发器设计公式54
• 4.3 蒸发器数值模拟54-56
• 4.3.1 满液式蒸发器数值模拟54-55
• 4.3.2 干式管壳蒸发器数值模拟55-56
• 4.4 模型验证56-62
• 4.5 模拟结果和分析62-63
• 4.6 本章小结63-65
• 第五章 基于蒸发器综合性能的满液式蒸发器优化65-81
• 5.1 换热管间距对蒸发器性能的影响65-74
• 5.1.1 换热管间距对换热系数的影响66-70
• 5.1.2 换热管间距对制冷剂压降的影响70-73
• 5.1.3 换热管间距对蒸发器综合性能的影响73-74
• 5.2 制冷剂进出口相对距离对蒸发器性能的影响74-78
• 5.2.1 制冷剂进出口相对距离对换热系数的比较75-76
• 5.2.2 制冷剂进出口相对距离对制冷剂压降的影响76-77
• 5.2.3 制冷剂进出口相对距离对蒸发器综合性能的影响77-78
• 5.3 进口制冷剂含液量波动对蒸发器性能的影响78-79
• 5.4 本章小结79-81
• 第六章 基于SERS整体性能的满液式蒸发器优化81-91
• 6.1 换热管间距对SERS整体性能的影响81-85
• 6.1.1 换热管间距对太阳能集热效率的影响81-82
• 6.1.2 换热管间距对喷射制冷系统性能的影响82-84
• 6.1.3 换热管间距对SERS整体性能的影响84-85
• 6.2 制冷剂进出口相对距离对SERS整体性能的影响85-87
• 6.2.1 制冷剂进出口相对距离对太阳能集热效率的影响85
• 6.2.2 制冷剂进出口相对距离对喷射制冷系统性能的影响85-86
• 6.2.3 制冷剂进出口相对距离对SERS整体性能的影响86-87
• 6.3 进口制冷剂含液量对SERS整体性能的影响87-89
• 6.4 本章小结89-91
• 第七章 结论展望91-93
• 7.1 结论91
• 7.2 展望91-93
• 参考文献93-99
• 致谢99-101
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录101-103
• 论文研究内容获得的资助情况103

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