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。     

可调式蒸汽喷射器的三维数值模拟及分析

在实际工业中,工作蒸汽压力经常波动,传统喷射器由于其结构固定,在操作工况偏离设计值时,性能往往会严重恶化。本文借助数值模拟工具STAR-CCM+,采用有限体积法、壁面函数修正法和标准k-ε湍流模型,对可调式蒸汽喷射器的超音速混合过程进行了三维数值模拟。分析了操作参数(背压pC、工作蒸汽压力pP和引射蒸汽压力pH)和结构参数(面积比Ar)对喷射器工作性能的影响。结果表明:1在变工况条件下,可调式喷射器能够削弱进出口参数对喷射器性能的影响,拓宽喷射器的可操作范围;2在给定工况条件下,存在一个最佳面积比A*r,使喷射系数达到最大值;3临界背压pc*随面积比的增大而降低。     

喷射器极限工况特性实验研究

喷射器作为热驱动喷射式制冷系统的核心部件,其性能会影响整个制冷系统的运行效率。极限工况是指喷射器从可以工作状态到不能工作状态的极端工况,对该工况下喷射器的特性研究具有重要意义。本文自行设计并搭建了以R134a为制冷剂的喷射式制冷系统极限工况的实验装置,分别对引射流体质量流量为零的极限工况下不同喷射器工作流体压力及喷射器出口背压对缩放喷嘴出口背压的影响规律进行了实验研究。结果表明:极限工况下,喷嘴出口背压同时受工作流体压力和喷射器出口背压的影响,随工作流体压力升高而降低,随喷射器出口背压升高而升高。同时,得到该喷射器在工作流体压力为1.5~3.2MPa,且喷射器出口背压在0.66~0.96 MPa范围内的最低引射流体压力,为工程应用提供参考。     

喷射器极限工况性能的理论与实验研究

为了研究喷射器在极限工况下的性能,建立了喷射器极限工况的计算模型,研制了喷射式制冷系统实验台。对使用R134a和R134a/R32质量浓度等比例混合工质的喷射器极限工况性能进行了理论与实验研究,结果表明:在给定工况范围内,喷射器最低引射流体压力随工作流体压力升高而降低,随出口背压升高而升高;喷射器混合段压差随工作流体压力升高而升高,随出口背压升高而降低;理论和实验对比表明,提出的计算模型能较好的预测喷射器在极限工况下的性能。     

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。     

低温多效海水淡化用蒸汽喷射器的优化设计

提高蒸汽喷射器性能,能够降低低温多效海水淡化系统能耗,采用理论推导和数值模拟相结合的方法对喷射器性能进行研究。在喷射器索科洛夫设计方法的基础上,修正了喷射器最大可达喷射系数的计算模型。利用改进的喷射器设计模型对某低温多效海水淡化用蒸汽喷射器进行优化设计,喷射系数达到1.35,优于原方法计算结果 0.96。并对喷射器几何模型进行CFD数值模拟验证,结果表明喷射器的可达喷射系数及结构尺寸处于最优值,验证了改进的喷射器设计模型的可靠性。     

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。     

电厂宽负荷运行下蒸汽喷射器对低温多效蒸馏系统的影响

淡水资源匮乏问题日益严重,火电厂耦合低温多效蒸馏（low-temperature multi-effect distillation,LT-MED）海水淡化技术因可有效降低制水成本而被广泛利用。利用Ebsilon软件对某电厂和低温多效蒸馏海水淡化耦合系统进行建模,分析了电厂宽负荷下蒸汽喷射器对水电联产系统热经济性的影响规律。研究结果表明：基于单级蒸汽喷射器的水电联产系统,以电厂75% THA工况设计下的蒸汽喷射器的性能最佳。对于带两级蒸汽喷射器的水电联产系统,当电厂负荷在75% THA工况时系统的制水电耗量相比单级蒸汽喷射器系统降低了13.65%,并且电厂负荷在50% THA工况以上时,带两级蒸汽喷射器系统的制水电耗量较单级蒸汽喷射器系统的低。     

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。     

负压钻井液振动筛气液喷射器性能的数值模拟研究

随着石油钻井技术的发展,传统钻井液振动筛不能满足现有工程需求,因此提出了一种新型负压钻井液振动筛。气液喷射器是负压钻井液振动筛的核心设备,通过它在筛网下方形成负压区域,使钻井液受振动和负压的复合作用,增大钻井液透过筛网的能力,因此其性能直接影响负压振动筛的处理效率。为了提高负压振动筛的工作效率,需要对气液喷射器的结构和工况进行合理设计。运用流体动量守恒方程,推导出恒定流动状态下气液喷射器混合室的动量方程及其性能计算方程。运用计算流体力学方法对气液喷射器内部复杂的两相流动过程进行数值模拟,并通过对比数值模拟结果与理论计算结果来验证数值模型的合理性。对不同引射流体液体体积分数、工作气体压力、喷嘴距和喷管面积比下气液喷射器的喷射效果进行数值模拟,结果表明气液喷射器的工作参数和结构参数对其喷射系数和真空度有极大的影响。根据模拟结果可知,在引射液体体积分数为30%、工作气体压力为300 kPa、喷嘴距为60 mm、喷管面积比为3.484的情况下,气液喷射器的性能达到最佳。研究结果为负压钻井液振动筛中气液喷射装置的设计和现场应用提供了理论依据。     

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。     

两相喷射器对压缩-喷射制冷系统性能的影响研究

采用等面积混合模型,以R134a制冷剂为工质,对两相喷射器建立热力学模型,并用Matlab7.1软件进行编程计算,相关的工质热物性参数,通过调用Refprop7软件获取。分析比较了各混合压力下喷射器内压力变化趋势,喷射器混合压力、系统蒸发温度、冷凝温度以及喷射器等熵效率的变化对两相喷射器性能、制冷系统性能的影响。结果表明:对于所研究的工质和工况,热力学分析方法采用等面积混合模型比较合理;混合压力在理论取值范围内存在一个最优点;随蒸发温度的升高或冷凝温度的降低,喷射器最优混合压力的取值点越靠近引射压力,喷射系数增加,系统COP升高,但是相对于传统压缩制冷循环的性能提高率减小;喷射器及系统性能对喷射器进口段等熵效率的变化较敏感。因而,选取恰当的混合压力值,设计制造等熵效率较高的工作喷嘴对于压缩-喷射制冷系统的性能优化至关重要。     

混合室结构对蒸汽喷射器性能的影响北大核心CSCD

针对蒸汽喷射器引射性能低的问题,采用fluent数值模拟来分析蒸汽喷射器内部流场变化规律,在其他结构保持不变的情况下,通过研究混合室各部分结构来提高引射性能,使蒸汽喷射器在一个稳定且能量耗散较小的结构范围内工作。研究结果表明:引射性能与混合室内的激波变化紧密相关;混合室各部分结构都存在最佳参数值使引射系数达到最大。     

混合室结构对蒸汽喷射器性能的影响

针对蒸汽喷射器引射性能低的问题,采用fluent数值模拟来分析蒸汽喷射器内部流场变化规律,在其他结构保持不变的情况下,通过研究混合室各部分结构来提高引射性能,使蒸汽喷射器在一个稳定且能量耗散较小的结构范围内工作。研究结果表明:引射性能与混合室内的激波变化紧密相关;混合室各部分结构都存在最佳参数值使引射系数达到最大。     

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。     

蒸汽喷射器数值模拟研究进展

本文对蒸汽喷射器的数值模拟研究进行了综述。通过对其发展历程的分析总结,对蒸汽喷射器内复杂流场有了较为清晰的认识。对模拟分析过程中凝结、蒸汽热力学物性、模拟模型等问题的影响及处理方法进行了分析总结。通过归纳分析,了解了当前喷射器模拟研究现状,对蒸汽喷射器数值模拟研究的趋势进行展望,并致力探寻更为精确的模拟模型。     

蒸汽喷射器在降低蒸汽水下喷射噪声中的应用

超临界直流锅炉启动疏水进入除氧器时，由于压力的骤降，部分疏水会在除氧器内发生闪蒸变为饱和蒸汽，在除氧器内水空间内形成近100分贝的蒸汽水下喷射噪声。针对这个问题，本文采用蒸汽喷射器和小孔喷注消声器作为降噪装置进行对比实验。结果表明，蒸汽与过冷水在蒸汽喷射器内进行接触式换热而被冷凝，使得蒸汽水下喷射噪声被降低至80分贝以下。小孔喷注消声器则不能使蒸汽在进入过冷水之前被冷凝，其蒸汽水下喷射噪声最低也在80分贝以上。由此可以得出蒸汽喷射器在降低蒸汽水下喷射噪声方面要优于小孔喷注消声器。     

带喷射器的溴化锂第二类吸收式热泵循环热力分析

对带喷射器的溴化锂吸收式第二类热泵循环进行热力计算和性能分析。带喷射器循环的最大特点是在溴化锂吸收式第二类热泵基本循环的基础上加上喷射器,将发生器出口的蒸汽引射到冷凝压力,因此新循环的发生压力可以较传统循环的压力低得多,从而使得新循环所需要的驱动热源温度要比传统循环低。此外,在相同的热源温度和其他外界条件下,新循环能够产出更高温度下的热量。理论研究结果显示,新循环在热源温度80℃和冷凝温度20℃的条件下,比单效第二类热泵循环吸收温度要高4℃以上。     

液气-液喷射器尺寸设计方法

本文基于流动过程中的基本规律,参照液-液喷射器的尺寸设计方法,引入一组尺寸修正系数,通过实验确定最佳修正系数并提出喷射制冷循环中液气-液喷射器的设计方法。实验以R22为制冷工质,使用两相喷射器与满液式喷射器替代传统压缩制冷循环中的干式蒸发器以实现喷射制冷循环,采用Labview8.5进行实时数据采集。数据分析结果表明:喷射器的喷射系数在修正值δ=0.95时达到最高,此后处于下降趋势。喷射器在运行工况为工作压力0.95 MPa、引射压力0.45 MPa、混合压力0.5MPa,修正系数δ=0.95时,各测点工况符合设计工况,且实验所得喷射系数均值与经验公式计算值误差小于3%,说明该尺寸设计方法具有可行性。     

二氧化碳喷射器运行效率的实验研究

本文针对一个新型二氧化碳喷射器进行相关实验研究。通过对一个两相二氧化碳喷射器制冷系统进行不同试验工况的实验:主喷嘴入口温度从19~31℃,气冷器出口压力从6~8 MPa,从而得出喷射器效率最优时各个参数的范围。实验结果显示,引射比为0.4~0.8、喷射器出口压力和喷射器引射端压力的比值为1.09~1.20时,喷射器的工作效率较高。而在压比为1.132时,喷射器可以达到最高效率为0.389。文中还对针对质量流量进行了数学拟合,拟合结果与实验结果较为吻合,实验结果为喷射器的设计和应用提供了实验基础。