yobo体育_yobo体育官网入口
全国统一客服热线

010-62566686

成功案例

地址:

广东省深圳市龙岗区南湾街道平吉大道80号

手机:

010-62566686
成功案例

当前位置:主页 > 成功案例 >

yobo体育带回热两级喷射制冷循环的特性分析

2022/04/30

  第 32 卷第 5 期 万葛亮,等:空气源热泵外机低频噪声源识别及优化 ·1·文章编号: 1671-6612(2018)05-502-06带回热两级喷射制冷循环的特性分析周秋丽1,2宣永梅2陈光明2高 能2张荣涛2 (1.西安工程大学 西安 710048;2.浙江大学宁波理工学院 宁波 315100)【摘 要】 为了提高喷射制冷系统的性能系数,建立了双热源驱动的带回热两级喷射制冷循环的理论计算模型。以纯工质 R236fa 为研究对象,讨论回热对单工质两级喷射制冷系统性能的影响,并与传统单级喷射系统性能进行比较。最后利用㶲分析比较传统单级系统和新型两级喷射系统的㶲损情况。研究结果表明,在相同工况下,当系...

  第 32 卷第 5 期 万葛亮,等:空气源热泵外机低频噪声源识别及优化 1文章编号: 1671-6612(2018)05-502-06带回热两级喷射制冷循环的特性分析周秋丽1,2宣永梅2陈光明2高 能2张荣涛2 (1.西安工程大学 西安 710048;2.浙江大学宁波理工学院 宁波 315100)【摘 要】 为了提高喷射制冷系统的性能系数,建立了双热源驱动的带回热两级喷射制冷循环的理论计算模型。以纯工质 R236fa 为研究对象,讨论回热对单工质两级喷射制冷系统性能的影响,并与传统单级喷射系统性能进行比较。最后利用㶲分析比较传统单级系统和新型两级喷射系统的㶲损情况。研究结果表明,在相同工况下,当系统采用单工质时,加回热的系统性能更优,系统的性能系数可以提高约 15%~20%,相对于传统的单级系统可以提高 50%以上,其㶲效率相对传统单级喷射系统更具明显优势。【关键词】 两级;喷射制冷;回热器;性能系数中图分类号 TB66/TB61+8 文献标识码 APerformance Analysis on Two-stage Ejection Refrigeration System with Internal Heat ExchangerZhou Qiuli 1,2 Xuan Yongmei 1 Chen Guangming 2 Gao Neng 2 Zhang Rongtao 2( 1.Xian Polytechnic University, Xian, 710048; 2.Ningbo Institute of Technology, Zhejiang University, Ningbo, 315100 )【Abstract】 In order to improve the COP of ejector refrigeration system, a theoretical calculation model of two-stage ejectorrefrigeration system with internal heat exchanger driven by two heat sources is built. R236fa is chosen as working substance tostudy the influence of internal heat transfer on system performance, which is compared with that of traditional single-stage ejectionrefrigeration system. Finally, exergy analysis is performed to compare the exergy loss of pure refrigeration single-stage system andpure refrigerant two-stage ejector system. Research results indicate that under the same working condition, by adding internal heatexchanger, the performance of pure substance eject refrigeration system can be enhance by 15% ~20%, which is more than 50%higher than that of traditional single-stage system, which exergy efficiency compared to conventional single-stage ejector systemmore obvious advantage.【Keywords 】 Two-stage; ejector refrigeration; heat exchanger; COP基金项目:国家自然科学项目(51276171);西安工程大学研究生创新基金资助项目(CX201708)作者简介:周秋丽(1991-),女,在读硕士研究生,E-mail:通讯作者:宣永梅(1977-),女,博士,教授,E-mail:收稿日期:2017-11-010 引言喷射制冷可利用低品位热源驱动,具有设备简单、可靠以及成本低等优点,成为近几年研究的热点,但同时存在效率不高的问题,一般来说,喷射制冷系统的 COP 仅为 0.2~0.5 [1] 。为了提高喷射制冷系统的性能,1990 年,Sokolov [2] 等提出了增压式喷射制冷系统,增压式喷射制冷系统与一般喷射系统相比增加了一个增压器,从蒸发器出来的冷蒸汽先在增压器中进行压缩,再进入喷射器进行压缩,进而提高了喷射器的引射压力,从而提高喷射器的喷射系数,提高系统的性能。Butrymowicz [3]等在传统喷射式制冷系统中引入回热器,利用喷射器出来的过热气体来预热循环泵出口的制冷工质,实验结果表明,新系统的 COP 相对传统喷射制冷第 32 卷第 5 期2018 年 10 月制冷与空调Refrigeration andAir ConditioningVol.32 No.5Jun. 2018.502~507 第 32 卷第 5 期 周秋丽,等:带回热两级喷射制冷循环的特性分析 503系统可以提高 20%。陈华 [4] 等提出了一种新型喷射制冷循环,该循环系统和传统的喷射制冷系统相比较是在喷射器和冷凝器之间增加了一个液体气体射流泵,通过射流泵降低喷射器的背压,进而提高喷射器的系数,改善循环性能。卢苇 [5] 等提出了自然工质两级喷射器组合中间压力的分配,建立了两级喷射器制冷系统和两级喷射器组合的理论分析模型,探讨不同工况下最佳分配比与总压缩比和膨胀比的关系,结果表明,膨胀比一定时,最佳分配比随总压缩比的增大先增大,然后减少,最后又逐渐增大,膨胀比对最佳分配比有一定的影响,但受总压缩比的取值影响。刘成炎 [6] 等为了提高喷射制冷系统的制冷系数,提出了双流体喷射制冷系统,该系统采用非共沸混合工质,即在高沸点工质中添加低沸点工质,利用非共沸工质的变温蒸发和冷凝特性来提高喷射制冷系统的性能,研究结果表明,相对传统的喷射制冷系统来说,新系统的性能可以提高 28%~65%。基于以上研究成果,为了解决传统喷射制冷系统 COP 不高的问题,本文提出了带回热两级喷射制冷循环,利用回热器预热降低进入发生器的负荷,以提高双热源驱动的两级喷射制冷循环系统的性能系数。本文选取 R236fa 为工质,探讨有回热和无回热两级循环系统制冷系数 COP 随蒸发温度的变化,并与传统单级循环系统比较,最后通过㶲分析比较传统单级喷射系统、新型两级喷射系统㶲损情况。1 带回热两级喷射系统理论模型1.1 系统循环原理如图 1 所示,两级喷射制冷系统是由两个不同温度的热源驱动,高温发生器是由较高品位的热源驱动,低温发生器是由较低品位的热源驱动。制冷剂在高、低温发生器中吸热后成为工作气体,在出口处达到饱和状态,高温发生器出口的工作流体进入低压喷射器后引射来自蒸发器出口的制冷剂蒸汽,两股流体在喷射器中混合后达到中间压力,被来自低温发生器的工作流体引射后在高压喷射器中混合升压,高压喷射器出口的混合气体通过回热器被来自冷凝器出口的流体冷却,冷却后的制冷剂进入冷凝器,在冷凝器中放热,制冷剂经过冷凝器冷凝后出来分为两股,其中一股通过循环泵加压,经过回热器吸热,最后进入高、低温发生器,另一股通过节流阀节流后回到蒸发器吸热产生制冷效果 [7] 。图 1 带回热两级喷射制冷循环图Fig.1 System diagram of two-stage ejector refrigerationsystem with internal heat transfer1.2 喷射器计算模型采用气体动力学函数法,参照文献[8]计算喷射系数,计算过程中喷射器模型假设条件如下:(1)制冷工质在喷射器中的流动为一维稳态过程;(2)工质在喷射器中膨胀、压缩以及混合工程为非等熵绝热过程;(3)喷射器内工质在混合段混合过程为等压过程,并遵循能量守恒、动量守恒和质量守恒定律。基于以上假设,其喷射系数表示如下:2**2 3 43 3 1**hchcccpaaK KKaaKu (1)其中:3 2 1 1    K(2)4 3 2 2    K(3)K 3 、K 4 因其喷射器混合室结构的不同,其表达式也不同,高压级设计压缩比较低采用带圆柱形混合室的结构形式,低压级压比较高采用带锥形混合室喷射器结构形式。具体详图和公式参照文献[10]。式中:1 、2 、3 、4 分别表示工作流体的速度系数,混合室的速度系数,扩散器的速度系数,混合室入口段的速度系数。* pa 、* ha 、* ca 分别表示工作流体的临界速度,引射流体的临界速 504 制冷与空调 2018 年度,混合流体的临界速度。ph 、2 h 、3 c 分别表示圆柱或锥形混合室入口截面上工作流体的折算等熵速度,圆柱或锥形混合室入口截面上引射流体的折算等熵速度,圆柱或锥形混合室出口截面上混合流体的折算等熵速度。在 2-2 截面上引射流体的折算质量速度的计算以高压级圆柱形混合室气体喷射器示意图为例:图 2 高压级圆柱形混合室气体喷射器示意图Fig.2 Schematic diagram of high-voltage ejector withcylindrical chamberph phphphhpc chchchhchq PPkkaaq PPkkaauuq1 1) 1 (****3 ****2(4)式中:* h 、* c 分别为引射流体、混合流体的临界相对速度;3 cq 为 3-3 截面上混合流体的折算质量速度。当在s-s截面上引射流体的速度达到临界速度时,此时在 s-s 截面上引射流体的折算质量速度等于临界折算质量速度,即 1* h hsq q ,这时在喷射器中会产生所谓的第二极限状态。3 ********3 ****2111 1c chchhcph phphhpc chchhcq PPaaq PPaaq PPaau (5)喷射系数计算流程图如图 3 所示。高、低压级喷射系数的计算方法相同,给定一系列 13c 的值,对应每个3 c ,计算此时在喷射器中出现的第二极限状态值2u ,yobo体育然后求出1u ,若2 1u u  ,取1u 为实际喷射系数值,否则,按照上面的流程再次进行迭代,直到1u 收敛。图 3 喷射系数计算流程图Fig.3 Flow chart for ejection factor calculation1.3 系统计算模型基于以上提到的喷射器计算方法,两级喷射制冷循环遵循质量守恒、能量守恒。系统工质选用R236fa,进行如下假设,对整个循环进行热力计算。(1)系统在运行过程处于稳定运行状态;(2)蒸发器、冷凝器、发生器出口的流体均为饱和状态;(3)工质在管路流动过程其热损和压损均忽略不计;(4)工质在节流阀中为等焓过程,在回热器中质量流量不变。蒸发器制冷量: ) (12 13 13h h m Q e   (6)冷凝器负荷: ) (8 14 14h h m Q cl   (7)高温发生器热负荷: ) (1 2 2h h m Q gh   (8)低温发生器热负荷: ) (5 6 6h h m Q gl   (9)回热器热负荷: ) ( 14 7 7h h m Q heexl   (10)回热器冷端温差: 10 14t t t    (11)循环泵功率: ) (9 10 10h h m W pump   (12) 第 32 卷第 5 期 周秋丽,等:带回热两级喷射制冷循环的特性分析 505式中:m 13 为蒸发器的制冷剂质量流量,kg/s;h 13 、h 12 分别为蒸发器出口、进口的焓,kJ/kg;m 14为冷凝器的制冷剂质量流量,kg/s;h 14 、h 8 分别为冷凝器进口、出口的焓,kJ/kg;m 2 为高温发生器的制冷剂质量流量,kg/s;h 2 、h 1 分别为高温发生器出口、进口的焓,kJ/kg;m 6 为低温发生器的制冷剂质量流量,kg/s;h 6 、h 5 分别为低温发生器出口、进口的焓,kJ/kg; 7m 为回热器的制冷剂质量流量,kg/s; 7h 、 14h 分别为回热器进口、出口的焓,kJ/kg;m 10 为循环泵中制冷剂质量流量,kg/s;h 10 、h 9 分别为循环泵的进口、出口的焓,kJ/kg;Q e 、Q c 、Q gh 、Q gl 、Q heex 、W pump 分别为蒸发器的制冷量、冷凝器负荷、低压发生器热负荷、高压发生器热负荷、回热器热负荷、循环泵功率,kW。计算系统性能系数(Coefficient of Performance,COP)时,考虑循环泵功通常只有发生器吸热量的1%以下,忽略不计。gl gheQ QQCOP(13)在该系统中,高、低温发生器的是由两个不同热源驱动的,其中低温发生器因使用缸套水中的这股热量相当于不计成本 [7] ,在不考虑低温热源时,这时系统的 COP 可表示为:gheQQCOP  (14)2 计算结果与讨论基于以上建立的热力学理论模型,采用 EES(Engineering Equation Solver)软件,由已知条件计算系统中各状态点参数,根据公式(11)、(12)计算系统稳定运行中计低温热源的 COP 和不计低温热源的 COP。然后通过㶲分析比较传统单级喷射系统、新型两级喷射系统的㶲损情况。2.1 回热对系统 COP 的影响已知纯工质 R236fa 系统中,蒸发温度的变化范围为-14~5℃,高温发生器的温度为 100℃,低温发生器的温度为 70℃,冷凝温度为 25℃。从图4 中可以看到随着蒸发温度的增加,两级喷射制冷系统性能系数 COP 均都随之增加。这是因为随着蒸发温度的增加,低压级喷射器的引射比提高,因此 COP 随之升高。但是加回热的系统性能系数COP 要高于不加回热的,特别是当不考虑低温热源热量时加回热的性能系数 COP 更高,这是因为加回热器后进入高、低温发生器的温度升高,发生器的负荷降低,当蒸发器的负荷不发生变化时,系统的性能系数 COP 提高。这表明回热可提高两级喷射制冷系统性能,相对不加回热的可以提高约15%~20%。图 4 回热对两级喷射制冷系统 COP 的影响Fig.4 The effect of two-stageejector refrigeration system COP2.2 回热器冷端温差对发生器负荷的影响图 5 为回热器冷端温差的变化对高低温发生器热负荷的影响,从图中可以看出,随着回热器冷端温差的增加,高低温发生器的热负荷都随之降低,这是因为随回热器冷端温差的升高,进入高低温发生器的温度也随之升高,高低温发生器的负荷进而降低,这表明增加回热器温差可以减少高低温热源的热负荷,提高整个系统的制冷性能。图 5 回热器冷端温差对高、低温发生器负荷的影响Fig.5 The effect of the heat exchanger of cold-endtemperature difference with high and low generator load 506 制冷与空调 2018 年2.3 与传统单级循环系统性能比较图 6 为两级喷射制冷系统性能系数(加回热COP,无回热 COP)与单级系统性能系数(COP)随蒸发温度的变化,从图 6 可见,在不考虑低温热源热量时,两级喷射制冷系统的性能系数均高于单级系统,加回热的两级喷射制冷系统的性能系数更优,在计算蒸发温度范围内,其性能系数 COP 比单级提高约 50%以上。图 6 新型两级喷射制冷系统和传统单级对比(加回热COP,无回热 COP,单级 COP)Fig.6 The comparison for COP new system andtraditional system with the evaporation temperaturechanges3 系统 损分析在此基础上,通过㶲分析方法计算单工质单级系统、单工质两级系统内部与外部的㶲损,进而对系统㶲的有效利用情况做出评价,其具体的计算方法参照文献[9-10]。当各个系统的制冷量均为 0.5kW 时,各个系统的高温发生温度为 100℃,低温发生温度为70℃,蒸发温度为 5℃,冷凝温度为 35℃时,计算得到系统中各个设备的㶲损情况,见表 1,其中COP和COP分别为计低温热源和不计低温热源时系统的性能...

网站首页| 关于yobo体育 | 产品展示 | 荣誉资质 | 新闻动态 | 成功案例 | 人才招聘 | 留言反馈 | 联系yobo体育 |

Copyright © 2002-2017 yobo体育 Www.shunwangji.net 版权所有 Power by DedeCms 电话:010-62566686

广东省深圳市龙岗区南湾街道平吉大道80号 技术支持:yobo体育_yobo体育官网入口  ICP备案编号:苏ICP12198428