毛细泵太阳能喷射压缩联合制冷系统的研究

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1、2010年10月深圳毛细泵太阳能喷射压缩联合制冷系统的研究樊丽花，李强，宣益民(南京理工大学。江苏南京，210094)(Tel：025—84315488：E-mail：liqiang国nail．njust．edu．Cn)摘要通过热力学分析和数值模拟，讨论了发生温度、冷凝温度、中问温度和蒸发温度对系统性能系数、太阳能集热器面积、压缩机功耗的影响。另外，与单独压缩制冷系统、太阳能纯喷射制冷系统和太阳能增压喷射制冷系统进行性能对比分析。计算结果表明：毛细泵太阳能喷射一压缩联合制冷系统的性能受发生温度、冷凝温度、中间温度和蒸发温度的影响，在设计工况时

2、，要选择最佳工况使得集热器面积和压缩机功耗尽可能小，系统的性能系数尽可能高。对于全天工作的制冷系统，联合制冷系统比压缩制冷系统、喷射制冷系统和增压喷射制冷系统分别节约电能34％、93％和80％．关键词喷射压缩联合制冷系统：集热器面积：压缩机做功：性能系数；节能，1月IJ吾在有限资源和环保严格要求的双重制约下，人类使用的制冷系统逐渐从完全利用电能的压缩制冷系统发展到可利用太阳能和其他低品位废热的喷射制冷系统“’，又到可以提高喷射制冷系统性能系数的增压式喷射制冷系统。c以及毛细驱动喷射制冷系统一。但是这些系统在全天使用时还存在一定得缺陷，一是在阴

3、雨天或晚上，不管是喷射制冷系统还是增压式喷射制冷系统都必须使用辅助电源作为热驱动热源而消耗大量电能。二是这些系统大多采用氟里昂作为制冷剂，造成严重的温室效应。毛细泉太阳能喷射一压缩联合制冷系统克服这种缺陷，在一定意义上具有很高的研究价值。毛细泵太阳能喷射一压缩联合制冷系统在毛细驱动蒸汽喷射制冷系统的基础上，结合变速压缩机，研究了一种有太阳时以增爪喷射制冷方式T作、无太阳时以压缩制冷方式工作的新型全天候太阳能与电能联合制冷系统，既可以提高在有太阳时传统太阳能喷射系统的性能系数，同时在无太阳时使用电压缩制冷又可避免使用电源作为热驱动热源而消耗大量

4、电能。对提高太阳能喷射制冷系统的全天候节能率具有霞要意义。2系统简介毛绌泵太阳能喷射一压缩联合制冷系统循环如图IN示，主要由太阳能集热器、水泵、毛热泵蒸发器、喷射器、阀门、冷凝器、节流阀、蒸发器、中间换热器和变速压缩机组成。在太阳辐射充足的时候，关闭阀f3B、D，打开阀门A、C，组成由电压缩制冷循环和太阳能喷射制冷循环相结合的太阳能增强型毛细泵喷射制冷系统，系统按太阳能增强喷射制冷方式运行。由于变速压缩机的增压作用，系统的性能系数优于传统的太阳能喷射系统。当太阳能不足以驱动制冷系统时，打开阀门B、D，关闭阀门A、C，工作系统由蒸发器、变速压缩

5、机、冷凝器和节流阀组成，按电压缩制冷方式运行，其效率也优于以锅炉或电热驱动的喷射制冷。考虑到工质和系统的匹配问题，电压缩制冷循环使用工质R134a，太阳能喷射制冷循74第十二届全国热管会议论文集环使用H20作为工质。聋瘃图1毛细泵太阳能喷射一压缩联合制冷系统在太阳能充足时，组成的增压式喷射制冷系统系统由两个制冷循环组成，即喷射式制冷循环和压缩式制冷循环。喷射式制冷循环由两个子回路组成：一个是能量子回路，制冷剂流经发生器、喷射器、冷凝器通过毛细泵回到发生器，提供喷射器工作所需要的高压工作气体，即2卅一l¨l一2：一个是制冷子回路，制冷剂流经喷射

6、器、冷凝器、节流阀、中间换热器回到喷射器的吸入口，即7L8—9_1旺7；压缩式制冷循环由蒸发器、压缩机、中间换热器和1，流阀组成，即3一一5—岳一3，此循环中的工质液体通过中间换热器从电压缩子回路吸收热量。在太阳能不充足时，通过蒸汽压缩制冷循环实现制冷，即3—4—9一lI一3。图2-4是系统的压焓图。h图2太阳辐射充足时喷射制冷系统压焓图Ph图3太阳辐射允足时压缩系统压焓图752010年10月深圳Ph图4人阳辐射不充足时制冷系统压焓图3系统的热力学分析系统的性能通常用制冷系统性能系数COP来评价，COP为蒸发器中得到的制冷量与输入系统总能量之

7、比，在太阳能充足时，毛细泵太阳能喷射压缩联合制冷系统中驱动系统的能量主要来自人阳能，其COP应当反映其经济与环保的优点，由于系统的引入了变速压缩机，所以系统的性能主要用机械性能系数COP。和热性能系数COP来反映。机械性能系数为系统制冷量与耗电量之比即c叱=Q／w(1)热性能系数为系统制冷量与加入系统的能量之比即c让Q／坦+叨(2)式中Qr——一蒸发器制冷量W———吨缩机耗电量Qg——发生器加热量1)太阳能喷射制冷系统：喷射系统的性能系数：c吧=百Qe+w=丽ms(hs习-h7)=∥矧㈩1限设发生器的热交换翠100％，则毛细泵蒸发器耗热量表示

8、为：皱=7％×△唿=聊g他一啊)=Aq,I(4)太阳能真空管集热器采用清华阳光集团生产的全玻璃真空管U型管式集热器，其瞬时效率方程“为：仇=0．5608—0．92(