喷射器及双蓄多喷式太阳能喷射制冷系统的研究

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1、喷射器及双蓄多喷式太阳能喷射制冷系统的研究第一章绪论1.1研究背景我国建筑总能耗占社会总能耗的23%以上，其中采暖和空调能耗占建筑能耗的40%左右[1]随着经济和建筑业的快速发展，这一比例呈上升趋势，而煤炭、石油等不可再生能源却日趋减少，而且煤炭和石油等一次能源使用过程中带来的环境问题也越来越突出，我国的资源与环境压力日益沉重。降低建筑物能耗、利用可再生能源成为社会和经济发展中迫切需要解决关键问题。太阳能是人类可以利用的取之不尽，用之不竭的自然资源。每年到达地球表面的太阳能总量为1.8921013

2、吨标准煤，约为目前世界主要能源探明储量的一万倍[2]。我国的太阳能资源十分丰富，全国总面积的2/3以上地区，年辐射总量大于5200MJ/m2,年日照时数超过了2000小时，尤其是我国西藏、青海、新疆地区，年辐射总量在6500MJ/m2,以上，年日照时数超过了3000小时[3]，为我国太阳能利用和发展提供了非常有利的条件。太阳能喷射制冷技术、太阳能吸收式制冷技术、太阳能吸附式制冷技术是太阳能光热制冷技术的不同表现形式，这几种制冷方式的共同点都是利用太阳能作为驱动能源来实现制冷。它们在建筑空调领域有独

3、特的优势其制冷能力与空调系统的制冷量需求具有高度的一致性。太阳光照越强，太阳能光热制冷系统的驱动能源越充足，而太阳光照越强，天气就越热，空调系统的制冷量需求越大。所以，太阳辐射强度随时间的变化规律与制冷空调用能需求随时间上波动规律高度匹配的特点，使得太阳能光热制冷技术成为目前颇具发展前景的研究领域，在节能环保绿色制冷方面显示出无与伦比的优越性，展现出广阔的应用前景。太阳能光热制冷技术的几种系统形式，有着不同的特点。太阳能吸收式制冷系统依靠从太阳能集热设备中获得热能来驱动吸收式制冷系统，从而实现制冷

4、。它是太阳能光热制冷技术中较为成熟的技术，该系统一般可实现夏季制冷、冬季供暖以及全年提供生活热水等功能。但是，系统设计和运行维护较复杂，初投资大，而且一般吸收式制冷系统制冷量较大，商品化的产品大都是大型的溴化锂吸收式制冷机组，一定程度上限制了该系统的使用。太阳能吸附式制冷系统，是以多孔性固体作为吸附剂，以某种气体作为制冷剂，形成吸附制冷工质对，固体吸附剂吸附制冷剂，使得制冷剂液体不断蒸发制冷，固体吸附剂吸附饱和之后通过太阳能加热解吸；受吸附和解析过程的制约，制冷过程是间歇进行的，若要实现连续制冷，

5、系统设计相当复杂，而且该系统制冷量小。太阳能喷射式制冷系统，依靠从太阳能集热设备中获得热能来使发生器中制冷剂蒸发产生高温蒸汽，高温蒸汽进入喷射器抽吸蒸发器中制冷剂，使其蒸发实现制冷。喷射制冷系统，运动部件少、结构简单，运行可靠，可方便地与其他制冷系统结合，具有广阔的应用前景。........1.2喷射器特性及计算模型的研究喷射制冷系统由喷射器、蒸发器、冷凝器、发生器、工质泵、膨胀阀组成，如图1-1所示。制冷剂在发生器中沸腾，这种高温、高压蒸汽（称为一次流体）进入喷射器后，加速、降压从而抽吸蒸发器中

6、的低压制冷剂蒸汽（称为二次流体），使蒸发器中的液态制冷剂不断蒸发吸热，实现制冷。同时，一次流体与二次流体在喷射器中混合、增压后进入冷凝器，冷凝后的液态制冷剂一部分经膨胀阀节流降压后进入蒸发器，另一部分被泵加压后回到发生器，从而实现制冷循环。可见，喷射器是喷射制冷系统的核心部件，对喷射制冷系统的性能具有关键作用。喷射系数是衡量喷射器性能的一个主要指标，它用来描述高压一次流体抽吸低压二次流体的能力。喷射系数的定义为：喷射器抽吸的二次流体质量流量与一次流体质量流量之比。性能系数（COP）是衡量喷射器和喷

7、射制冷系统性能的另一个主要指标。COP的含义是：蒸发器提供的制冷量与发生器吸收的热量和工质泵的消耗的功率之和的比值。喷射器的工作条件对喷射器性能有重要影响。随着外界冷凝压力的变化，喷射系数相应发生变化（见图1-2）。根据喷射系数的变化特点，将喷射器的工作状态分为临界区（Pc≤Pcc）、亚临界区（Pco≥Pc≥Pcc）和回流区（Pc≥Pco）三个工作区域或工作模式[4-6]，其中，Pcc是临界冷凝压力，Pco是极限冷凝压力，Pc是实际冷凝压力。临界区和亚临界区的分界点称为喷射

8、器工作的临界点，亚临界区和回流区的分界点称为喷射器工作的极限点。可见，喷射器的临界点性能（临界喷射系数和临界冷凝压力）和极限点性能（极限冷凝压力）是喷射器性能的标志性指标。当冷凝压力小于临界冷凝压力时，喷射系数都等于临界喷射系数；当冷凝压力介于临界冷凝压力和极限冷凝压力时，喷射系数随冷凝压力变化呈现线性变化规律；当冷凝压力高于极限冷凝压力时，流体回流，喷射器不能正常工作。...........第二章喷射器性能计算模型研究按照工质不同，喷射器性能计算模型可分为：适用于干蒸汽工质的计算