两级节流跨临界co2引射制冷系统性能模拟及实验研究

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1、类号：学校代码０６９：１０密级１２０１５０１６８：学号：ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＣＯＭＭＥＲＣＥ硕士学位论文两级节流跨临界ＣＯ２引射制冷系统性能模拟及实验研究－ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＴｗｏｓｔａｅＴｈｒｏｔｔｌｉｎｙｇｇＴｒａｎｓｃｒｉｔｉｃａｌＣＯ２ＥｅｃｔｏｒＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｊ研究生：索金鹏专业名称：制冷及低温工程指导教师：郭宪民

2、教授＇■％！寒提交日期：２０１８年５月二〇一八年五月分类号：学校代码：10069密级：研究生学号：120150168两级节流跨临界CO2引射制冷系统性能模拟及实验研究SimulationandExperimentalStudyonPerformanceofTwo-stageThrottlingTranscriticalCO2EjectorRefrigerationSystem研究生姓名：索金鹏专业名称：制冷及低温工程指导教师姓名：郭宪民教授论文提交日期：2018年5月学位授予单位：天津

3、商业大学独创性声明及使用授权声明一、学位论文独创性声明本人所撰写的学位论文是在指导教师的指导下独立完成的研究成果。除已明确标注或得到许可外，所撰写的学位论文中不包含他人己申请学位或其他用途所使用过的成果，不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研宄成果，本人的指导教师对此进行了审定。对本文的研究做出重要贡献的个人或集体，本人已在文中做出明确的说明并表示谢意。如有不实，本人承担相应责任。二、学位论文及研宄成果使用授权声明本人同意授权天津商业大学以非赢利方式保存、使用本人的学

4、位论文的电子版及纸质版。授权天津商业大学将本论文的全部内容或部分内容提供给有关方面编入数据库进行检索、出版及提供信息服务。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。本人在校期间取得的研宄数据、相关成果等知识产权归天津商业大学所有。注：涉及保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签字：指导教师签字：曰期：年ＩｎＪｒ曰摘要CO2作为一种天然制冷剂，其ODP值为0、GWP值为1，非常符合我们对环境保护的要求。传统跨临界二氧化碳制冷系统压力高，节流损失较大，

5、因此提升系统COP意义重大。本文采用针阀和引射器两种节流装置对系统进行两级节流，其中第一节流装置用来控制高压侧压力，第二节流装置控制蒸发温度并回收部分膨胀功。本文主要对系统中的第二节流装置引射器进行了数值模拟和实验研究，研究了不同工况条件下的系统性能，分析了系统性能的影响因素；实验对比了第二节流装置采用引射器和使用传统节流装置对系统性能的影响。本文使用ANSYSCFX对不同尺寸的引射器内部流动及性能进行了数值模拟，分别模拟了不同引射器进口压力条件下引射器内部速度场、温度场、压力场及引射比。模拟结果表明

6、：二氧化碳在引射器中速度整体上呈先增加后减小的趋势；压力、温度在第二喷嘴喉部处出现快速下降；对喷嘴距分别为0mm、9mm、15mm的引射器内部的速度分布、压力分布、温度分布及引射比等参数的模拟。结果表明，喷嘴距为9mm时引射器的引射比最大。同时，对混合室长度分别为92mm、124mm的引射器模拟结果表明，混合室长度为124mm的引射器性能高于于混合室长度92mm的引射器性能。实验数据表明，在固定蒸发压力和气冷器出口温度时，压缩机功耗随排气压力的增加呈增加趋势，制冷量及系统性能系数随排气压力的增加呈先增

7、加后减小的趋势，在排气压力为9MPa时系统性能达到最值。对于不同的工况条件，系统性能系数随喷嘴距的增加呈先增加后减小的趋势，在喷嘴距为9mm时系统性能系数取得最大值。混合室长度分别为92mm、124mm的引射器实验数据表明，使用混合室长度为124mm引射器的系统性能系数大于混合室长度92mm引射器的系统性能系数。这些结论与数值模拟结论是一致的，但引射器引射比模拟值要高于实验值。引射器节流与传统节流的比较结果表明，在相同的实验工况条件下，使用引射器节流装置减少了的二氧化碳节流损失，提升了二氧化碳制冷系统

8、性能。在系统最优排气压力处，即气冷器冷却压力9MPa时，两系统COP均达到最大值，引射器制冷系统COP比传统制冷系统COP高出37.8%。关键字：二氧化碳；两级节流；引射器；性能系数IABSTRACTAsanaturalrefrigeranttheODPandGWPofCO2are0and1,respectively,thatconformstoourrequirementsforenvironmentalprotection.However,thetr