毕业论文（设计）喷射式制冷系统的高级分析

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1、喷射式制冷系统的高级畑分析摘要本文采用了常规畑分析和高级畑分析对喷射式制冷系统进行了研究，把系统各部件的畑损进一步分割成内源性部分、外源性部分、不可避免性部分和可避免性部分。常规畑分析和萵级畑分析得出了不同的系统优化次序。常规畑分析表明喷射器的佣效率最低，发生器烟效率最苡，系统烟效率为8.24%;岛级佣分析表明系统39.7%的佣损是可以避免的，冇很大的节能潜力。关键词喷射制冷；喷射器；髙级煳分析；畑损0前言当今制冷空调行业中占主流的蒸气压缩式制冷设备耗能巨大，其粍电量占全世界发电量的17%左右[1],在中国则占全社会电力总负荷的20%以上[2]。利用太阳

2、能、地热能、工业余热等低品位热能制取冷量，是提高能源的有效利用一个重要途径和实现节能减排的一个重要方法，主要形式有吸附式制冷系统、吸收式制冷系统和喷射式制冷系统。与前两种己商业化的技术相比，喷射式制冷系统在结构，维护及适用性等方面均更具优势，但是，它的性能系数相对较低，喷射器的合理设计比较困难，严重限制了其推广应用。为了对喷射式制冷系统进一步深入了解，本文利用热力学第二定律对其进行研究，使用高级烟分析(advancedexergyanalysis)对系统部件的畑损(exergydestruction)进行分割，揭示系统各部件的相互联系和系统的改善潜力。1

3、喷射式制冷系统喷射式制冷系统是以喷射器代替压缩机，以消耗热能作为补偿來实现制冷，主要巾发生器、冷凝器、蒸发器、喷射器、节流阀和循环泵等设备组成，其系统和工作过程的温熵图如图1所示。低品位热源u7{i8(b)阁i喷射式制冷系统和温熵阁为简化数学模型和理论分析，本文中对系统和部件做了一系列的简化：(1)系统是稳态，忽略换热器和管道屮的压力损失和热量损失。制冷剂力R600,在换热器的出口都是饱和状态，系统的制冷量为10kW;(2)在喷射器中，喷嘴、混合室和扩散室的各种损失分别以喷嘴效率(〜)、混合效率(//m)和扩散效率(/M)来表示，工质泵用等熵效率(f，p

4、u)来表示；(3)载冷剂在发生器的出入口分别是饱和液态水和饱和蒸汽，r7=r8=ioo°c,在冷凝器和蒸发器中，水为载冷剂，且r9=27°c，r10=32°c,r„=io°c,rI2=i5°c；(4)在畑分析中，参考状态为ro=25°C，P0=101.41kPa[3]o2热力学理论分析和模拟计算基于上述假设，对喷射式制冷系统进行建模，具体nJ参考［1，4］。对于喷射器，喷射系数(/z)定义为引射流体的流U(z«EV)与工作流体的流量(mGE)之比，可表示为［4］:=汤EV=V2."n•(h、-卜-’(I."d)⑴^ge^/2.(~4-3)/("m.7

5、d)-扣(、-he2)其中el-e4为喷射器中的状态点，A为比焓，单位为kJ/kg。在给定运行工况下，假设喷射器内部的工作过程是可逆的，此时，喷射器的理想喷射系数(//,)可表示为［5,6］:"i=(OGE)i(2)喷射式制冷系统的性能系数(COP)是制冷量(&v)与发生器中的热负荷(2ce)和泵功(之和的比值：COP=_0^_=力^(么一么)=".(3)Qge^pu^ge*(^i—^3)h'—h32.1常规畑分析在给定环境条件下，若以能量转换程度來对能量等级进行评价，即在组件能量与环境达到平衡时，能fi所转换为有用功的那部分能S称之为畑(exergy)

6、。利用畑分析法，可揭示能S中畑的转换、传递、利用和损失情况，得到系统畑效率，可以此确定系统的薄弱环节，并给出优化方向。对于系统中第A个部件和整个系统来说，其畑平衡方程和畑效率可写成：左F,tot_^P.tot++左IL.tot(5)(6)二左以+Au(4)ek=EPk!EFk其巾，AF是输入佣，鳥是有效输出畑，是烟损，At.tQt是系统巾的煳耗。2.2高级畑分析传统的烟分析主要强调的是找出效率低下的主要组件，但并未考虑组件间的相互作用或组件真正的节能潜力。高级畑分析把各部件屮的畑损石u进一步分割成为不同的部分，能获得更多有关系统和部件畑损的信息，能更准确

7、地获得热力系统的改进方案。各部件中畑损么^可有两种分割方式［7］:(7)(8)其屮，是lAl源性烟损(endogenousexergydestruction)：考虑组件內部的烟损，即当所有其他组件都以理想状态运行而该组件则以其实际状态运行所获得的畑损部分。6&外源性畑损(exogenousexergydestruction)，除/内源性煳损的部分，由于在其余组件不可逆性和整个系统结构对组件所造成的影响，由所有系统其他组件的畑破坏作用所综合决定的。Agi是不可避免性煳损(unavoidableexergydestruction)是指在材料、经济等技术发展的

8、限制下，系统组件屮的煳损或多或少总存在不可避免的部分，不可避免的部分也就是无法消