喷嘴长度和喷嘴出口位置对喷射器性能的影响

为提高喷射器的引射性能,利用Fluent软件对喷射器的内部流场进行数值模拟,研究了喷嘴轴向长度和喷嘴出口位置对喷射器引射性能的影响规律。结果表明:喷嘴扩散角对喷射器的引射性能影响很小;当喷嘴收缩段长度为喷嘴喉部直径的6倍,喷嘴出口位置为混合室圆柱段直径的1.8倍时,喷射器的引射性能最佳。研究结果可以为喷射器的结构参数优化提供参考。     

喷嘴出口状态对水蒸汽喷射器流动行为及其性能的影响北大核心CSCD

水蒸气喷射器作为一种结构简单、运行稳定的真空获得设备,其内部流动过程十分复杂。目前关于蒸汽喷射器的研究已较为完善,然而对于蒸汽喷射器的膨胀状态的研究很少涉及。为了进一步完善蒸汽喷射器的膨胀状态的分类,并且对在不同膨胀状态下蒸汽喷射器的内部流动行为及其对蒸汽喷射器性能的影响进行研究。文章以数值模拟技术为主要研究方法,研究了蒸汽喷射器喷嘴不同出口状态的流场结构及其对水蒸气喷射器性能的影响。结果表明:喷嘴的运行状态可分为欠膨胀状态、完全膨胀状态、过膨胀状态以及非拉瓦尔喷嘴状态,并且引射压力的变化对扩压器壁面剪切应力的影响远远大于喷嘴。在兼顾水蒸气喷射器的抽气能力、效率、排气能力以及获得真空度能力的同时,蒸汽喷射器在完全膨胀区域与过膨胀区域运行时可以获得较高的引射系数和压缩比,并且在过膨胀区域内具有最优的工况条件。此外,完全膨胀区域仅为一个点值。     

具有一定耦合度的双级喷射器的关键几何尺寸优化研究

本文提出了一种双喷射器三蒸发器制冷系统,在此系统中将第一个喷射器的出口连接到第二个喷射器的一次流入口,采用二维CFD仿真方法研究各级喷射器关键几何参数对整个两级喷射器的性能影响。首先,通过试验数据验证CFD模型。为满足空调室、冷藏室和冷冻室的制冷负荷需求,寻找两个喷射器的主喷嘴直径。其次,通过仿真研究两级喷射器的面积比、主喷嘴出口位置和等压混合段角度等关键几何尺寸对每个喷射器的性能影响。结果表明,每个喷射器的面积比对其引射率的影响最明显;第一级面积比不仅影响第一级引射率,同时也会影响第二级引射率,而第二级的关键几何尺寸对第一级性能几乎没有影响。     

两相喷射器喷嘴距的优化设计及CFD分析

结合湍流射流发展规律,本文提出一个两相喷射器喷嘴距的设计方法:在给定引射流量下,当射流外边界的半径增长至混合段半径时,射流行进的距离为最优喷嘴距.利用数值模拟对比喷嘴距分别为3、5、7.5、10、15 mm时两相CO2喷射器性能.结果表明:喷嘴距为5 mm时射流发展正好符合上述设计条件,此时喷射器升压性能最优,为0.6...     

不同喷嘴距的CO2两相引射器实验研究

为研究引射器结构、性能及其内部流动机制对引射系统性能提升的影响,本文设计加工了具有压力测点的不同喷嘴距可视化引射器,并在跨临界CO2引射膨胀制冷实验装置上进行测试,获得了不同喷嘴距下CO2两相引射器的引射系数和压力恢复性能,利用压力传感器测量了主动流喷嘴、混合段和扩压段内的压力分布,利用高速相机拍摄得到了主动流膨胀角度、膨胀长度和相变位置。研究结果表明：喷嘴距会通过膨胀轮廓来影响引射器性能系数：喷嘴距为4 mm时,膨胀长度短,膨胀角度大,压力恢复系数高但引射系数低;适当增大喷嘴距为6 mm和8 mm时,主动流的欠膨胀程度减小,膨胀长度变长,膨胀角度减小,引射系数得到提升;喷嘴距为10 mm时,膨胀角度开始增加,引射系数和压力恢复系数均较低。在本文实验工况下,引射器的最优喷嘴距在6～8 mm之间。     

扩压器等直段直径对蒸汽喷射器性能影响的实验研究

建立了由喷射器、蒸发器、发生器和冷凝器等组成的蒸汽喷射制冷循环系统。研究了不同的扩压器等直段直径对喷射器抽气性能的影响。当扩压器等直段直径由24mm增加到28mm后,喷射器的引射系数显著增加,喷射器的抽气效率得到了提高,但临界背压降低。分析和讨论了在不同操作参数下扩压器等直段直径对喷射器性能的影响。结果表明,随着工作蒸汽压力的升高,引射系数呈现先升高后下降的变化趋势,在达到0.36MPa时喷射器的引射系数值最大为0.53。当背压值小于临界背压值时喷射器的引射系数保持不变,当背压值大于临界背压值时引射系数减小直至背压为7000Pa时引射系数为0。在一定的操作参数条件下,扩压器等直段直径存在最佳值使喷射器的抽气效率达到最高。     

几何结构参数对喷射器性能影响实验研究

在自行搭建的喷射器性能测试实验台上,以CO_2、N_2及R290为工质,通过改变喷射器喷嘴临界截面直径,总结喷射器喷射系数在不同的引射流体入口压力、工作流体入口压力及工质种类条件下的变化规律。实验设定工作流体温度为90℃,喷射器背压为3. 9 MPa,工作流体入口压力变化范围为8. 0—10. 0 MPa,引射流体入口压力变化范围为2. 4—2. 9 MPa,喷嘴临界截面直径变化范围为0. 68—0. 72 mm。实验结果表明:当保持喷射器的基本工作参数不变,引射流体入口压力为一定值时,喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的减小而逐渐增大;当保持喷射器的基本工作参数不变,工作流体入口压力为一定值时,喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小;在相同工作压力下,喷射系数大小依次是N_2、CO_2、R290;在相同引射压力下,N_2、CO_2先达到稳定状态;在保持喷射器的基本工作参数不变时,工作流体入口压力及引射流体入口压力的提高对喷射器喷射系数均有提升作用。     

喷嘴位置对喷射器的性能影响的研究

喷射器内部的流动非常复杂，其流动现象很难通过实验观察，并且喷射器的加工精度要求非常高，这些对于喷射器的设计理论发展是个很大的障碍。本文选用k-ε模型，运用CFD技术对喷射器进行模拟，主要研究不同的喷嘴位置对喷射器的影响。选择喷嘴出口距离混合室入口距离分别为0mm、3mm、5mm、7mm、9mm和11mm时，发现在7mm的时候能够达到一个最大的喷射系数，当距离大于7mm时，会造成工作蒸汽的回流，而使得喷射系数降低。当小于7mm时，虽然喷嘴出口的压力变化不会太大，但是工作蒸汽进入混合室前没有足够的距离来引射蒸汽，喷射系数还是比较低。     

混合室轴向结构参数对蒸气喷射器性能的影响

为提高蒸气喷射器的性能,利用Fluent软件对蒸气喷射器的内部流场进行三维数值模拟计算,在蒸气喷射器其他结构保持不变的情况下,研究了混合室圆锥段长度和混合室圆柱段长度对蒸气喷射器性能的影响规律。结果表明:混合室圆锥段长度为混合室圆柱段直径的2倍,混合室圆柱段长度为混合室圆柱段直径的6倍时,蒸气喷射器的喷射系数达到最大。研究结果可以为高性能蒸气喷射器的设计制造提供参考。     

几何结构对喷射器性能影响的CFD分析及实验研究

通过采用CFD模拟,并结合实验,考察了以R236fa为工作流体的喷射器性能。研究了喷射器结构对其性能的影响。模拟所需的喷射器几何结构简化为三维中心对称结构,计算选用Shear Stress Transport(SST)模型。经研究表明:在给定工作参数条件下,喷嘴出口端长度D1以及喷射器喷嘴出口与混合段出口之间距离D2均存在一个最佳值,此时喷射系数达到最大;而喷射器性能随其扩散室出口角度α的增加而降低。     

两段式喷嘴几何参数对引射制冷系统性能的影响

用引射器代替膨胀阀可以提高制冷系统COP,而影响引射制冷系统性能的重要因素是引射器性能。对使用不同喉部直径喷嘴的引射制冷系统性能进行实验研究,分析引射器两段式喷嘴第一和第二喉部直径对引射器和系统性能的影响。实验结果表明,在冷凝温度40℃、蒸发温度-10℃工况下,随着第一喉部直径增大,引射比先升高后降低,制冷量和COP均降低,喉部直径为1. 8 mm时系统性能最佳;随着第二喉部直径增大,引射比先升高后降低,制冷量和COP均先降低后升高,喉部直径为1. 4 mm时系统性能最佳。     

正交试验设计在微小型喷射器结构参数研究中的应用

试验设计选择喷嘴喉部直径、喷嘴出口到等截面混合室距离、混合室等截面直线段长度和扩压段角度4个因素,每个因素选取3个水平,按L9（3^4）正交试验方案,设计制作9副长短复合喷射器,并对其结构进行试验研究,检测出9副喷射器的喷射压缩特性。试验结果表明：对于一定工况下的太阳能喷射制冷系统存在一个最佳的喷嘴喉部直径、喷嘴出口到等截面混合室的距离、混合室等截面直线段长度和扩压段角度。     

两段式喷嘴引射器及其引射制冷系统性能实验研究

对采用两段式喷嘴引射器的两相流引射制冷系统进行了实验研究,并将两段式喷嘴的引射比及其系统COP分别与拉法尔喷嘴引射器的引射比及其系统COP进行了比较。实验结果表明：在冷凝/蒸发温度为45 ℃/1 ℃工况下,使用不同几何尺寸两段式喷嘴引射器的引射比均大于拉法尔喷嘴引射器的引射比,最大提高了约18%;使用两段式喷嘴引射器的制冷系统COP大于使用拉法尔喷嘴引射器的制冷系统COP,最大提高了约12%;在蒸发温度为1 ℃条件下,两段式喷嘴引射器及拉法尔喷嘴引射器的引射比均在冷凝温度为45 ℃时达到最大值,而在冷凝温度为50 ℃条件下,两种引射器的引射比均在蒸发温度为3 ℃时达到最大值。     

亥姆霍兹上喷嘴出口结构对射流振荡特性的影响

应用FLUENT软件对二维的亥姆霍兹喷嘴自振射流进行了模拟,并以此为基础研究了上喷嘴出口凸出部深入振荡腔对亥姆霍兹喷嘴自激振荡特性的影响。结果表明,上喷嘴的出口凸出部长度和喷嘴壁厚度都对自激振荡特性产生显著的影响。长度为0～0.15D_1时,自振射流的脉动幅值可以提高20%～80%,提升幅度在射流速度较低时更大;凸出部长度为0.15～0.25D_1时,射流振幅的提升逐渐降低;长度0.25～0.3D_1时,射流振幅比普通喷嘴更低,稳定性下降;长度超过0.3D_1时自振射流会完全消失。凸出部分喷嘴壁厚度在0δ0.1D_1范围内对射流性能几乎没有影响,但随着厚度δ的不断增大,性能会减弱,δ0.15D_1时无法形成自振射流。总之,上喷嘴出口凸出可改善射流振荡性能,但长度和厚度需在一定范围内,否则无法产生自振射流。     

喷水室喷嘴内部及喷嘴出口流场数值模拟

利用计算流体软件FLUENT建立了喷水室内喷嘴及喷嘴出口外部流场的三维数学模型。采用标准κ-ε湍流模型模拟了喷嘴内部及出口外部流场,并根据各种情况分析了喷嘴参数对流场速度分布、压力分布和出口速度的影响。结果表明,喷嘴的扩散角和扩散段尺寸对喷嘴及出口流场影响较大:喷嘴的扩散角直接影响喷嘴出口后液滴的方向和速度大小,并影响流场的湍流分布情况,影响流场的紊流区域分布,最终影响水滴与风流的热湿交换;扩散段尺寸影响流场压力分布,特别会产生负压区直接影响射流后液滴的状态。     

采用两段式引射器的跨临界CO_2两相流制冷系统性能的数值模拟

对两相流引射器内部工质流动特性进行了数值模拟,通过在不同几何尺寸和不同工况条件下引射器性能分析来确定影响其性能的因素。分析了两段式喷嘴引射器在不同第一喉部流通面积和不同工况条件下的性能,以及两段式喷嘴引射制冷系统性能随着各参数的变化趋势:在固定气冷器出口压力9.00 MPa,温度43℃和蒸发温度6℃条件下,两段式喷嘴引射器性能随着第一喉部流通面积的增加先增大后减小,并在第一流通面积为1.54 mm2时取得最大引射比;当两段式喷嘴引射器第一喉部流通面积为1.54 mm2时,在模拟工况范围内引射器的引射比随着气冷器出口温度的增加而增大,随着蒸发温度的降低而减小;当气冷器出口压力和蒸发温度分别为9.00 MPa和6℃时,引射器的引射比在气冷器出口温度为43℃工况下取得最大值。     

低出口压力下喷嘴内部空化流动模拟分析

采用Ansys Fluer软件并基于Schnert与Sauer空化模型,对出口压力小于10 Pa平口喷嘴内部的空化流动进行了模拟,研究了喷射压力和喷嘴直径对喷嘴内部蒸汽体积和湍动能分布的影响.结果表明,高喷射压力(10 MPa)对喷嘴内部蒸汽体积的作用减弱,喷射压力为10 MPa时,喷嘴出口径向上的蒸汽体积大于其它喷射压力下的蒸汽体积,可获得较好的空化效果;喷嘴内的湍动能随喷射压力的增加而增加;喷嘴直径对喷嘴内部的空化流动有很大的影响,喷嘴直径越小所产生的空化流动越强烈,对比其它直径的喷嘴,直径为0.1mm的喷嘴在出口处的蒸汽体积和湍动能较大,有助于雾化质量的提高.     

气-液引射器性能模拟研究

以满液式冷水机组中压缩机回油环路的引射器为研究对象,建立气-液引射器的三维数学模型,模拟引射器出口压力、喷嘴出口直径和流体动力黏度等因素对引射器性能的影响。模拟结果表明,随着引射器出口压力的升高,引射系数略有下降,工作流体的压差快速下降,但引射流体的压差基本不变;喷嘴出口直径增大时,引射系数急剧下降,工作流体的压差快速下降,而引射流体的压差快速增大;随着流体动力黏度的增加,引射系数急剧下降,工作流体的压差快速上升,而引射流体压差快速下降。     

蒸发式冷凝器喷嘴流量均匀性数值研究

喷嘴出口流量均匀性对蒸发式冷凝器的换热效果有直接影响。本文用FLUENT软件对40种不同工况下喷淋系统内的水流情况进行数值模拟,并比较和研究影响喷嘴出口流量均匀性的主要因素。结果表明,结构对称可使各喷淋管的喷嘴出口流量分布基本相同;小直径喷嘴的出口流量均匀性良好;喷嘴直径较大时,随总喷淋量的增大,喷嘴出口流量的差异也增大;加装压力平衡管后,喷嘴出口流量均匀性会提高。     

制冷工况下蒸汽喷射器性能的数值模拟

介绍蒸汽喷射器的工作原理,并根据喷射器的结构特点,建立蒸汽喷射器三维数值模型,分析工作参数、结构参数等对喷射器性能的影响。结果表明：对于确定几何参数的蒸汽喷射器,喷射系数随引射蒸汽压力的增大而增大,随蒸汽出口压力的增大而减小,并存在最优的工作蒸汽压力（8kPa）;当工作参数和其他结构参数一定时,喷射系数随等截面混合段长度的增大而减小。