两相流引射制冷系统性能研究

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1、TianjinUniversityofCommerce两相流引射制冷系统性能研究郭宪民天津商业大学天津市制冷技术重点实验室xmguo@tjcu.edu.cn内容TianjinUniversityofCommerce
研究背景
系统稳定运行判据
系统性能模拟
引射器内部流动CFD模拟
两相流引射器及系统实验研究
引射器内部流动可视化研究
结论和建议20:022BACKTianjinUniversityofCommerce1、研究背景
提高蒸汽压缩式制冷循环系统性能的研究主要集中在：（1）提高换热器效率；（2）提高压缩机的效率；（

2、3）系统优化匹配。
相对于理想的等熵膨胀过程，传统制冷循环的节流过程存在两个方面的不足：节流过程中高压工质的能量没有得到利用，造成机械能的损失；损失的机械能转化成热量又直接加入到制冷剂中，降低了制冷能力，造成了制冷系统COP的下降。
理论研究资料表明，对于使用R134a的制冷系统，如能有效地减小节流损失，制冷循环COP可提高约22%左右；
对于CO2跨临界循环制冷系统，由于其节流损失远大于HCFC工质的制冷系统，因此，回收CO2跨临界循环制冷系统的膨胀功对提高系统的COP潜力更大。20:023BACKTianjinUniv

3、ersityofCommerce1、研究背景
制冷循环高压工质能量回收的方法：膨胀机—能量回收效率较高，结构复杂、成本高、可靠性低；引射器—效率较低，结构简单、可靠性高，更容易达到实用化
汽液两相流引射器节流循环32冷凝器（TPEC）制冷系统：压带膨胀阀：KornhauserAA缩机1（1990)不带膨胀阀：DisawasS&4引射器WongwisesS（2004）5汽液日本某公司声称该循环系统的分离COP可提高50%，已于2003年6器月完成产品化。7蒸发器68膨胀阀20:0220:024BACKTianjinUn

4、iversityofCommerce2、系统稳定运行判据
气液分离器的蒸汽质量守恒方程：55Gx5=x5G(1+µ)+µx5L(1+µ)当x=0，x=1，进入压缩机的为饱和蒸汽，进5L5G入蒸发器的为饱和液体：x=1(1+µ)5当x5L=0，x5G<1，进入压缩机的为汽液两相流，5L进入蒸发器的为液体：x<1(1+µ)5不满足稳定运行当x>0，x=1，进入压缩机的为饱和蒸汽，进5L5G入蒸发器的为汽液两相流：x>1(1+µ)判据的系统将无5法稳定运行
系统稳定运行判据：x5=1(1+µ)20:025BACKTianjin

5、UniversityofCommerce2、系统稳定运行判据
两相流引射循环制冷系统的改进：5.04.54.0x与µ是两个独立参数；）55Pa3.510（3.0力传统的TPEC制冷系统只有在满足稳定运压2.5气2.0吸机1.5行判据的特定条件下才能稳定工作；缩压1.00.5增加辅助蒸发器。0.0024681012141618时间（s）压缩机P21冷凝器辅助蒸发器m1Pc325G引射器气455G1液Pe5L35分6（7）8Pm4m1离87器65L主蒸发器hm220:026BACKTianjinUniversityofCom

6、merce3、系统性能模拟
假设：引射器内一维稳态均相流动，绝热过程；忽略换热器及管道压降；引射器内工质混合过程采用等压混合模型；工质在喷嘴、扩散室及混合室中的流动损失用喷嘴效率、混合效率以及扩压效率来表征；压缩过程损失用压缩机效率表征。
两相流引射循环制冷系统性能模拟计算建立各部件计算模型质量守恒、动量守恒、能量守恒建立系统性能计算模型稳定运行判据20:027BACKTianjinUniversityofCommerce3、系统性能模拟
不同工况条件下COTPEC系统的性能：2120120High-Side

7、Pressure：OutletTemperatureofGasCooler：8.5MPa9.0MPa10010036℃38℃9.5MPa10.0MPa40℃42℃EvaporationTemperature：5℃80EvaporationTemperature：5℃80OutletTemperatureofGasCooler：40℃High-SidePressure：9.0MPa(KW)(KW)60604040AuxiliaryCapacityAuxiliaryCapacity2020000.00.10.20.30.40.50

8、.60.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0EntrainmentRatioEntrainmentRatio对于某一工况条件，传统的TPEC系统存在一个使系统稳定运行的最小引射比，在系统中增加辅助蒸发器可实现系统稳定运行；