毕业论文（设计）喷射器增效的co2跨临界制冷系统高级分析研究

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1、喷射器增效的co2跨临界制冷系统高级烟分析研究摘要：为深入分析喷射器增效的€：02跨临界制冷系统的能最利用特性，本文建立丫高级训分析汁算模型，在给定工况下对比研宄丫传统畑分析和髙级畑分析77法的计算结果，结果表明高级烟分析可以提供更为合理的数据用于确立系统改进方案；压缩机为系统优化的首选部件，其次是喷射器；系统85.65%的佣损屈于内部佣损，系统43.44%的系统烟损可以避免；提高喷射器效率可以减小压缩机和气体冷却器的畑损，但会导致VT流阀畑损增加，蒸发器的畑损主要宥ft身因尜造成。高级畑分析可以定量评估部件间的耦合关系，祸示系统改进的真实潜力，为系统的优化改进方案提供了新的方法

2、。关键词：C02跨临界制冷系统；喷射器；热力学分析；高级畑分析0引言co2制冷以卓越的环保特性受到广泛关注，但由于(302临界温度较低，一般制冷工况下实现跨临临界循环，且高低压差可达5-6MPa,系统节流损失较大，直接影响系统性能的提高。因此，CO2制冷系统的应用推广受到了一定的限制。目前C02系统主要用在热泵热水器、大型商场制冷以及可乐柜等m。针对C02制冷系统性能较低的问题，众多专家学者开展了大量研究，获得了一些有效的技术手段，如采用回热循环［21，两级压缩［31，膨胀机［41以及喷射器［51等。其中，大量的理论和实验研宂表明，采用喷射器也可以有效回收膨胀功，提高压缩机吸气压

3、力，从而改善系统性能。然而对于(302喷射器制冷系统的优化匹配的还需要做深入的研宂，尤其定的评估部件间的匹配关系，发掘系统的熵产特性和真实节能潜力对于CO2制冷系统的进一步优化和性能改善至关重要。目前对系统不可逆损失的研究主要采用畑分析方法，该方法可以确定各部件不可逆损失的大小，明确系统优化的策略［61。然而，传统畑分析并不能揭示部件间的耦合关系，没有考虑部件性能改善的限制因素，因此所获得的结果不一定能够真实的反应系统的能量利用特性。近年來，Tsatsaronis［7］提出了高进畑分析的方法，该方法将系统部件烟损失分为内部和外部两部分，并考虑了部件改善的极限，可以充分反应部件的相

4、互影响关系，明确部件可改进的实际空间，有利于确立更为准确的系统优化改进方案。该方法已经被应用于热力发电系统［8］，油页岩开发［9］，常规蒸气压缩制冷［10］,喷射器制冷［11］等各种热力系统，为系统的优化改进提供了充足的理论依据。然而，采用该方法对喷射器增效的C02跨临界制冷系统的理论研宄还未见报告。本文将采用高级烟分析的方法对C02喷射器制冷系统的热力学特性进行理论研究。建立了高级畑分析模型，计算分析了各部件的内部/外部、可逆/不可逆畑损失特性，并与传统佣分析结果进行比较，最终明确部件耦合规律以及系统改进策略，为C02跨临界资助：UI家0然棊金而上项M(51576149)喷射制

5、冷系统性能的改善提供新的方法。1系统煳分析模型1.1系统描述与模型假设本文针对基本的带喷射器增效的(：02跨临界制冷系统(简称EERC)展开研究，其循环流程及工作过程的r-s图如图1所示。该系统由压缩机、气体器、蒸发器、喷射器、气液分离器、以及节流阀等组成。与传统(302制冷系统相比，EERC循环采用喷射器回收膨胀功，从而提岛压缩机吸气压力，实现系统COP的改善。同时，由于喷射器的引入，系统较传统循环变得杂，且喷射器作为核心部件之一与气体冷却器、蒸发器及压缩机直接相连，系统部件之间的相互影响关系增强。因此，谣要建立更为高级的系统畑分析模型进行热力学分析，深入剖析部件耦合关系。为简

6、化模拟，本文计算之前做如下假设[12]:图1EERC循环流程及其Ky图(1)喷射器采用一维等压混合热力学模型；(2)蒸发器出口状态力饱和蒸气，气液分离器出口气朴I为饱和状态气体，液相为饱和液体；(3)压缩机压缩过程为绝热非等熵过程；(4)忽略气体冷却、蒸发器以及管道压力损失；(5)喷射器的喷嘴效率，工质混合效率，扩压段效率为给定值；(6)系统制冷量为定值QR=500W，环境工况为7；=251和/^=101.325kPa1.2系统常规畑分析利用烟平衡原理，分别可以对每个部件的供给畑左Rk和收益畑左P，k进行计算，得到部件畑损EDkf•••fD.k_Epk_fP.k其中各部件供给畑和

7、收益畑的计算入表1所示。表1部件供给畑和收益畑的计兑[H]部件供给烟收益煳71712，11q?-e130•SMCVCGE參攀*ppP•£•^4•石Ex压缩机=VVCM气体冷却器9^F.GC=fh2(e2-e3)蒸发器•^F.EV=th“e「e9)喷射器•pb卜.EJE=fn,(e3-e4)节流阀^F.F.XP=zi/7(e7M-e.+e7)系统整体烟平衡关系为，(2)4,ot=4,ot+4,ot+A其屮，片D.tot为系统各部件总的畑损，即=左廳+良.GC+左D.EV+左D.