跨临界CO2热泵系统的喷射器特性

在自行研制的跨临界CO₂热泵热水器实验台上,通过调节系统中阀门开度控制喷射器的进出口压力和温度,研究喷射器的流量、喷射系数、压缩比和效率的变化规律。实验结果表明:同时增大工作流体压力和引射流体压力可以提高喷射器的工作性能,减小工作流体压力或者增大引射流体压力可以提高喷射器的工作完善度。高效率喷射器的研制是优化跨临界CO₂热泵系统的关键要素。     

压缩/喷射制冷循环中两相喷射器性能

考虑引射流体的壅塞现象和混合室内的凝结激波现象,对混合室采用恒面积混合模型,应用质量守恒、动量守恒和能量守恒对两相喷射器建立了热力学模型。以R141b为工质,研究了在不同混合压力条件下喷射器内的压力变化趋势,分析了混合压力对系统性能、喷射器喷射系数和出口压力的影响,探讨了喷射器最优引射室压降、系统最优性能系数及相应的性能提高率随冷凝温度和蒸发温度的变化情况。结果表明:在本文计算工况范围内,两相喷射器混合室内无凝结激波的发生;对混合室采用恒面积混合模型相比等压混合模型更合理;恰当选择混合压力对优化系统的性能非常重要,其最佳值略低于引射流体压力,而远高于引射流体的临界压力,且其对应于喷射器取得最高的喷射系数。     

应用于有机朗肯循环的喷射器理论与实验研究

将喷射器应用于有机朗肯循环（ORC）,构成喷射式有机朗肯循环（EORC）。EORC中喷射器引射膨胀机的出口排气,以降低膨胀机排气压力,增大膨胀机的工作压差,来提高循环的做功能力。为分析喷射器性能对EORC循环性能的影响,以经典喷射器理论为基础,选用R600为工质,在MATLAB平台,编制喷射器引射系数与引射压力的优化程序,对喷射器的最大引射系数与最小引射压力进行优化研究。结果表明,混合压力和引射系数一定时,工作流体的引射能力随工作压力的增大不断提高,能够引射更低压力的引射流体;最大引射系数和喷射效率随工作压力增大逐渐增大。并据此设计喷射器和构建EORC实验系统,初步实验表明：相比于ORC,EORC的做功能力明显提高,但系统热效率有所降低。     

蒸汽喷射压缩器的操作状态

采用有限体积法离散控制方程,标准k-ε湍流模型,近壁面处使用壁面函数修正的方法对蒸汽喷射压缩器的超音速混合过程进行数值模拟。计算并分析了工作蒸汽压力和温度、引射流体压力及混合流体压力等热力参数对喷射器操作性能的影响,并根据喷射器内的物理现象及喷射系数的变化规律将蒸汽喷射压缩器的操作状态分为临界状态、亚临界状态和回流状态3类,同时指出临界点为最佳工作点。     

操作参数对双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响

实验研究了操作参数（冷凝器进水温度、高温蒸发器进水温度和低温蒸发器进水温度）对双蒸发压缩/喷射制冷系统及两相喷射器性能的影响。结果显示,喷射器引射系数随冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度的升高而减小,随低温蒸发器进水温度的升高而增大;喷射器压升比随冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度的升高而增大,随低温蒸发器进水温度的升高而减小。冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度对制冷系统性能的影响较大,而低温蒸发器进水温度对制冷系统性能的影响较小。其中,冷凝器进水温度每降低5℃,制冷系统COP增加0.44;高温蒸发器进水温度每升高2℃,制冷系统COP增加0.16。结果可供双蒸发压缩/喷射制冷系统的设计和运行参考。     

操作参数对双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响

实验研究了操作参数(冷凝器进水温度、高温蒸发器进水温度和低温蒸发器进水温度)对双蒸发压缩/喷射制冷系统及两相喷射器性能的影响。结果显示,喷射器引射系数随冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度的升高而减小,随低温蒸发器进水温度的升高而增大;喷射器压升比随冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度的升高而增大,随低温蒸发器进水温度的升高而减小。冷凝器进水温度和高温蒸发器进水温度对制冷系统性能的影响较大,而低温蒸发器进水温度对制冷系统性能的影响较小。其中,冷凝器进水温度每降低5℃,制冷系统COP增加0.44;高温蒸发器进水温度每升高2℃,制冷系统COP增加0.16。结果可供双蒸发压缩/喷射制冷系统的设计和运行参考。     

不同制冷剂喷射制冷性能计算分析

引入制冷剂的实际物性,建立了喷射器热力学模型;比较了沸点相近工质在喷射器内的压力和速度变化趋势及喷射系数,探讨了引起喷射器性能差异的主要物性因素;比较了几组具有相近沸点制冷剂的喷射制冷性能。结果表明:对沸点相近的工质来说,一般工作蒸气的比焓值越高,喷射系数越高;沸点相近的工质对中,R717的性能优于R290,R152a优于R134a,R141b优于R123,R142b优于R600a;在研究的所有制冷剂中,R717的制冷性能最好,R152a次之,两者的COP(性能系数)值差随发生温度的升高而增大。     

内部不可逆损失对喷射器性能影响理论分析

喷射器作为喷射式制冷系统的关键部件,其性能对系统性能有着重要影响。建立了采用实际气体性质且考虑喷射器内两相存在的喷射器性能预测模型,并定义了喷射器内部各部分不可逆损失,利用理论模型对喷射器内部各部分不可逆损失程度对喷射器性能的影响进行理论分析,讨论了喷射器内部各部分不可逆损失程度对喷射系数、喷射器效率和喷射器出口背压的影响。结果表明,工作流体在喷嘴中的不可逆损失以及引射流体在吸入室的不可逆损失对喷射系数影响较大,扩散段不可逆损失和混合段不可逆损失对喷射系数几乎没有影响;随着喷射器内部各部分不可逆损失的减小,喷射器效率增大,同时可以使喷射器出口背压提高。     

内部不可逆损失对喷射器性能影响理论分析

喷射器作为喷射式制冷系统的关键部件,其性能对系统性能有着重要影响。建立了采用实际气体性质且考虑喷射器内两相存在的喷射器性能预测模型,并定义了喷射器内部各部分不可逆损失,利用理论模型对喷射器内部各部分不可逆损失程度对喷射器性能的影响进行理论分析,讨论了喷射器内部各部分不可逆损失程度对喷射系数、喷射器效率和喷射器出口背压的影响。结果表明,工作流体在喷嘴中的不可逆损失以及引射流体在吸入室的不可逆损失对喷射系数影响较大,扩散段不可逆损失和混合段不可逆损失对喷射系数几乎没有影响;随着喷射器内部各部分不可逆损失的减小,喷射器效率增大,同时可以使喷射器出口背压提高。     

不同几何尺寸蒸汽喷射器的三维模拟研究

蒸汽喷射器是利用高压流体(称工作流体)抽吸低压流体(称引射流体)以提高引射流体压力的设备。采用FLUENT数值模拟来分析蒸汽喷射器内部流场变化,在其他结构条件喷嘴不变化的情况下,分别对结构参数(喷嘴直径比和渐缩段长度)对蒸汽喷射器性能的影响进行了数值模拟。研究表明:当喷嘴直径比(喷嘴出口直径与喷嘴喉部直径之比)为2时、渐缩段长度为30 mm时,喷射器的引射系数达到最大。