两段式喷嘴对CO_2两相流引射制冷系统性能的影响

文章对采用两段式喷嘴的引射器及其两相流引射制冷系统在不同工况、不同几何尺寸条件下进行了实验研究。实验结果表明,在实验工况固定的条件下,采用两段式喷嘴的CO_2两相流引射制冷系统的COP随引射器第一喉部直径的增大而增大,引射比随第一喉部直径的增大而减小;系统COP和引射比随引射器中间连接直径的增大而减小。对于固定几何尺寸的引射器,系统COP随气冷器出口压力的升高而增大,引射比随气冷器出口压力的升高先减小后增大,在9MPa时引射比最小。与传统的CO_2制冷系统相比,采用两段式喷嘴的CO2两相流引射制冷系统的COP在不同工况的条件下均高于传统系统的COP,最大可提高约15%。     

双节流跨临界CO_2两相流引射制冷系统的实验研究

文中介绍在跨临界CO_2制冷系统中采用的双节流装置,第一膨胀阀用来控制高压侧压力,第二膨胀阀用两相流引射器代替,以回收系统膨胀功。对双节流装置引射制冷系统的性能进行了实验研究,分析了两段式喷嘴几何尺寸和工况变化对引射器性能和系统COP的影响。实验结果表明,在固定工况下,随着第一喷嘴扩张角的增加,引射比和压缩机耗功先增大后减小,而系统制冷量和系统COP呈相反的趋势;随着第一喉部当量直径的增加,引射比和系统COP都先增大后减小。在固定几何尺寸下,蒸发温度为-1℃和-3℃时,系统COP和引射比分别取得最大值;随着气冷器出口压力的升高,引射比逐渐增加,而系统COP逐渐减小。     

CO_2两相流引射循环制冷系统性能的数值模拟

对引射器内部简化热力学模型进行了改进,建立了CO2两相流制冷系统的数学模型。利用MATLAB语言编写程序对该系统性能进行了模拟计算,分析了工况参数及引射比对引射循环系统性能的影响。模拟结果表明:CO2两相流引射循环制冷系统在较低的引射比条件下,就可以实现稳定运行,系统COP对气冷器出口温度的变化比较敏感,同时存在最优高压侧压力使系统COP达到最大;对于不同工况条件,CO2两相流引射循环制冷系统的COP比同工况条件下的传统系统的COP,理论上分别提高了11%～18%。     

带回热器的跨临界CO2两相流引射制冷系统性能实验研究

对带和不带回热器(IHX)的跨临界二氧化碳两相引射制冷系统进行了实验研究,主要分析了回热器、实验工况、引射器尺寸参数对系统性能的影响。结果表明:对于固定的气冷器出口温度、不同的气冷器压力工况,回热器的使用可使系统制冷量提高0.85%-8.60%,COP提高0.88%-11.7%;对于固定的气冷器压力,在不同的气冷器出口温度条件下,其制冷量可提高1.14%-2.92%,COP可提高0.99%-2.75%;在气冷器压力较低及出口温度较高的工况条件下,回热器对系统性能影响较大,系统COP及制冷量的最大改善均发生在上述工况条件下;喷嘴直径与引射器混合室长度之间存在一个最优匹配,两者的最优匹配能使系统COP大大提高。     

汽液分离器对两相流引射器制冷系统性能的影响

针对汽液分离效果差的问题,重新设计了应用于两相流引射器制冷系统的汽液分离器,将使用新汽液分离器的两相流引射器制冷系统的性能与原系统进行了比较,分析了汽液分离器对引射器性能及制冷系统性能的影响。实验结果表明:重新设计的汽液分离器分离效果大大改善,对于不同的实验工况条件,采用新设计的汽液分离器的两相流引射制冷系统,主蒸发器制冷量由占总制冷量的21.1%~27.8%,提升到82.2%~87.3%,主蒸发器起到了主要作用;在引射器结构参数相同的条件下,引射器的引射比由0.2~0.46提升到0.56~0.64;采用新设计的汽液分离器系统制冷量和COP均与原系统基本相同。     

工况对两相流引射制冷系统性能的影响

以R134a为工质,在不同工况条件下采用两段式喷嘴引射器对两相流引射制冷系统进行了实验研究,分析了冷凝温度和蒸发温度对R134a两相流引射制冷系统性能COP和引射比的影响,并与传统制冷循环系统进行了比较。实验结果表明:对于一定几何尺寸的引射器,系统COP随冷凝温度的升高而降低,随蒸发温度的升高而增大,在冷凝温度为40℃时,蒸发温度为1℃时,使用两段式喷嘴引射器时系统的COP要比传统蒸汽压缩循环的COP高22.7%,两相流引射制冷循环系统在较低的冷凝温度下更具有优势。     

跨临界CO_2热泵性能试验及优化分析

为进一步研究跨临界CO_2热泵的系统性能,针对所设计CO_2热泵系统进行实验。实验结果表明:在风机频率一定时,系统热负荷、压缩机轴功率、系统出风温度均随压缩机频率的增大而增大。蒸发温度从-2℃升至4℃,COP增幅为26%,CO_2在气冷器出口温度降低10℃左右时,系统COP增幅大于30%。实验工况下跨临界CO_2热泵系统出风温度变化范围在50℃-100℃,在获得大于75℃出风温度时,热力学第二定律效率超过30%,CO_2气冷器出口温度、高压侧压力、蒸发温度的升高都会提高系统热力学第二定律效率。     

引射器结构参数对R134a制冷系统性能的影响北大核心

两相流引射器回收部分压力能,提高压缩机进气压力,从而减小压缩机的耗功、提高系统的性能。对R134a两相流引射制冷系统进行了实验研究,探讨引射器的结构参数对引射器和整个系统的性能的影响情况。实验结果表明,在蒸发温度/冷凝温度为-10℃/40℃,当喷嘴距为0mm时,引射器的引射比和压力提升比均最大,此时系统耗功最小,制冷量最大,系统的性能最优。在蒸发温度/冷凝温度为-10℃/40℃,引射器的扩张角为8°时,引射器的性能最佳,整个系统的性能最好。     

亚临界蒸气压缩/引射制冷循环的热力学性能分析

采用引射器替代节流阀可以回收部分膨胀功,进而提高制冷循环的性能系数。针对R134a压缩/引射制冷循环建立了热力学模型,分析了冷凝温度、蒸发温度、引射器吸入压差以及引射器各段的效率对循环性能的影响。结果表明,在一定工况下存在最佳吸入压差使得循环COP达到最大值。常规空调工况下,采用引射器替代节流阀可使循环COP提高10%左右。提高引射器各段的效率,特别是扩散段的效率,可提高循环的性能。     

引射器结构参数对R134a制冷系统性能的影响

两相流引射器回收部分压力能,提高压缩机进气压力,从而减小压缩机的耗功、提高系统的性能。对R134a两相流引射制冷系统进行了实验研究,探讨引射器的结构参数对引射器和整个系统的性能的影响情况。实验结果表明,在蒸发温度/冷凝温度为-10℃/40℃,当喷嘴距为0mm时,引射器的引射比和压力提升比均最大,此时系统耗功最小,制冷量最大,系统的性能最优。在蒸发温度/冷凝温度为-10℃/40℃,引射器的扩张角为8°时,引射器的性能最佳,整个系统的性能最好。     

两段式喷嘴引射器制冷循环系统性能的实验研究

使用两段式喷嘴的引射器可以将喷嘴中较大的制冷剂液滴破碎,从而有效提高两相流引射器及制冷系统的效率。以R134a为工质,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,重点分析了固定工况下喷嘴的几何尺寸对引射比及系统性能的影响。结果表明,随着引射器喷嘴第一喉部面积的增加,其引射比逐渐增大,系统COP整体上呈上升趋势;随着引射器喷嘴第二喉部面积的增加,引射比也逐渐增大,而系统COP先升高后降低,在第二喉部面积为2.83mm2时达到最大值;较小的第一段喷嘴扩张角可显著提高引射器的引射比。     

跨临界CO_2双级压缩增压系统热力学分析

建立了跨临界CO_2双级压缩增压系统的热力学模型,并对气体冷却器出口温度、膨胀罐内压力、过冷度等影响系统性能的因素进行了数值分析。结果表明:系统的最佳排气压力随着气冷器出口温度的升高而迅速升高,且在气冷器出口温度不发生改变的情况下,最佳排气压力随着蒸发温度的降低略微有所升高,而系统最佳COP随气冷器出口温度的升高而快速下降。系统的最佳干度值随着气冷器出口温度的升高而增大。在一定的蒸发温度下,系统COP随着膨胀罐内压力的增大而逐渐减小,同时随着过冷度的增大系统COP逐渐增大,但要比蒸发温度对系统性能的影响要小些。     

可调式引射器对两相流引射制冷循环系统性的影响

在两相流引射制冷循环中,采用引射器来代替膨胀阀,回收节流过程中的膨胀功。采用可调式喷嘴引射器,通过调节喷针的位置调节引射器喷嘴出口的流通截面积来改变工作流体的流量。对以R134a为工质的两相流引射制冷循环系统进行实验研究并对引射器内部的流动进行数值模拟,分析喷嘴喉部截面积和扩张角对R134a两相流引射制冷系统性能的影响。模拟结果和实验结果均表明:在定工况条件下,引射器的引射比随喷嘴喉部截面积的增大而升高,而随喷嘴扩张角的增大先升高后减小,在喷嘴扩张角为3°时取得最大值。系统的COP随喷嘴喉部截面积的增大先升高后减小,在喷嘴喉部截面积为2.84mm2时,系统COP取得最大值。     

液-气引射制冷系统实验研究

本文提出了一种以蒸发冷却为原理的液-气引射制冷系统。高密度流体如有机溶液以及无毒的室温液态金属可作为系统的驱动流体,引射真空实验结果显示液态金属引射器表现出卓越的真空性能;当引射器的引射性能显著提高后,对系统继续开展引射制冷实验研究,分析讨论了三组制冷实验结果,其中采用异戊烷作制冷剂时,制冷效果最好,系统的制冷量和COP分别可达到35 W和0.60。     

跨临界CO2热泵空调系统仿真优化研究

为了研究跨临界CO₂热泵空调系统在不同工况下的制热性能,应用MATLAB软件,对带回热器的跨临界CO₂系统进行仿真研究。针对系统内排气压力P_cond、蒸发温度T_evp、气冷器排气温度T_out、过热度ΔT等因素,探究其对系统制热COP的影响。研究结果表明：T_evp、ΔT每升高1℃,系统COP分别上升5%～7%、0.1%～1.3%;T_out每增加1℃,系统COP降低0.17～0.04。通过仿真研究得出,跨临界CO₂系统的最优排气压力P_cond＿opt,并拟合得到其计算关联式。     

一种利用喷射器和涡流管的新型制冷系统

本文利用涡流管对气体膨胀具有较高效率的优势,和喷射器能够引射低压流体的特点,将涡流管与喷射器相结合,提出一种新型制冷系统,并对所提出的系统进行热力学分析,结果表明,在本文的计算工况下,在蒸发温度为-10～10℃时,利用喷射器和涡流管的新型制冷系统性能优于利用喷射器的普通制冷系统和闪蒸气旁通两级压缩制冷系统,COP分别提高约15%和9%。新系统以R744作为工质时性能较优。     

基于传热窄点分析的跨临界CO2系统稳态性能研究

基于传热窄点研究了固定气体冷却器进出口水温时,高低不同的进水温度、不同的出水温度、排气压力、蒸发温度、过热度以及换热面积对于系统性能的影响。结果表明:随着进出口水温的升高和换热面积的减小,系统COP逐渐减小,并且最优高压压力逐渐升高;随着蒸发温度的升高,系统COP逐渐增加,最优高压压力逐渐升高;增加过热度只会在排气压力较低时提高系统的COP。当处于部分负荷工况时,冷端温差随负荷率的增加而减小;对于气冷器进出口水温温差大的工况,当负荷率小于1时传热窄点会位于换热器中间位置。在负荷率到达1时,传热窄点恰好移动到冷端。当负荷率大于1时,传热窄点一直稳定在冷端;对于气冷器进出口水温温差小的工况,当负荷率小于1时,传热窄点就已经到达冷端,并随着负荷率的增大一直稳定在冷端;部分负荷下的COP总是小于设计负荷下的COP,实际负荷偏离设计负荷越远,系统的COP越小。     

供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响

为探究热泵供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响,保持室外环境温度15.5℃不变,调节热泵供水温度,测试冷却水流量、气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力、压缩机耗功量、系统制热量、气冷器热交换完善度、系统COP的变化情况。结果表明:供水温度由45℃升至85℃,气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力随之增加,冷却水流量随之减小。系统制热量增加了7.3%、气冷器热交换完善度下降了20.0%、系统COP下降了35%、压缩机功耗增加了65.1%。     

复叠式制冷系统性能的模拟分析

为提高制冷系统运行性能、优化系统结构设计,用EES软件对可实现复叠与双级压缩转换的制冷系统进行模拟分析,分析对比了复叠循环与双级压缩循环、级间容量比及高温级频率对复叠循环的影响。结果表明:蒸发温度对复叠循环和双级压缩循环系统COP的影响都很大,且蒸发温度较低工况下,应选用复叠循环以提高系统COP。对于复叠循环:蒸发温度和冷凝温度一定,随级间容量比的增加,复叠式制冷系统的中间温度降低,级间容量比与冷凝温度一定,蒸发温度每上升1℃,系统的中间温度增加1.5℃;当工况一定时,系统COP随级间容量比的增加呈现出先增大后减小的变化趋势,故对于固定工况下的复叠式制冷系统存在一个使系统COP最优的级间容量比;随高温级频率增大,系统的级间容量比减小,系统的COP先增大后缓慢减小,在达到最佳COP后,系统运行稳定。     

经济器单级与中冷带负荷双级制冷系统性能分析

建立了R404A单级带经济器制冷系统及R404A双级压缩中冷带负荷制冷系统的热力学模型,研究蒸发温度和冷凝温度的变化对系统的排气温度、制冷剂流量及系统COP的影响。结果表明:在相同工况下,双级压缩系统的排气温度低于带经济器的单级系统,制冷剂流量和COP均高于带经济器的单级系统。在冷凝温度为35℃,冻结物冷藏间蒸发温度为-30℃,冷却物冷藏间蒸发温度为-7℃的设定温度下,双级系统的制冷系数为3. 72,比带经济器的单级系统高12. 28%,比基本单级制冷系统高17. 23%。双级系统运行更为安全可靠,受冷凝温度的影响更小。