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太阳yobo体育能喷射式制冷技术(上)pdf

2022/04/30

  太阳能喷射式制冷技术 (上) 上海交通大学制冷与低温工程研究所 ■ 吕光昭 李勇 代彦军 王如竹 摘 要:介绍了喷射式制冷的发展、工作原理和主要特点,并对单纯太阳能喷射制冷和压缩一喷射、吸 收一喷射、吸附一喷射、热管一喷射等复合太阳能喷射式制冷系统进行了介绍和分析,并对其 应用前景进行了总结。 关键词:太阳能;喷射 ;制冷 一 引言 喷射制冷的工作原理:具有较高压力的工作 喷射式制冷的发展可以追溯到 20世纪初法 蒸汽 ,通过喷嘴进行绝热膨胀 ,在喷嘴出 口达到 国的Leblane和英国人Parsons设计的第一台蒸喷 很高的速度和很大的动能,并在吸入室造成很低 式制冷装置 。之后人们在这一领域进行了许多研 的压力,因而能将蒸发器的低压汽态制冷剂抽吸 究,但 由于蒸喷系统设备庞大、yobo体育效率低,逐渐被 到喷射器的吸入室,以维持蒸发器 内的低压,达 机械压缩式制冷所取代。到20世纪中叶,Mizrah 到制冷的 目的。此后,高速工作蒸汽与进入吸入 首次提出了将氟利 昂代替水进行喷射循环的理 到的低压蒸汽一起进入混合室。在混合室两股气 论。由于氟喷循环在低温热源利用上具有不可替 流进行能量交换 ,流速逐渐均一 ,然后进入扩压 代的优势 ,而现实中存在许多低温热源 ,这就为 室。在扩压室内,随着流速的逐渐降低 ,气流动能 氟喷制冷系统研究的兴起与发展提供 了广阔的 转换为压能,使得压力逐渐增高。到出口达到冷 领域和契机 1。 凝压力,从而实现了对冷蒸汽的压缩过程 。增压 当前世界能源短缺与环境污染问题越来越严 后的混合蒸汽进入冷凝器,被冷却介质冷却并凝 重,太阳能作为取之不尽的清洁能源越来越受到 成液体。最后,冷凝液分为两股,一股经制冷剂泵 人们的重视 。太 阳能喷射式制冷系统作为一种利 被送入发生器中,而另一路经节流阀节流降压后 用太阳能等低 品位热能进行制冷的系统 ,因其结 进入蒸发器 中吸热汽化 【。 构简单、安装方便、维护费用低、工作稳定可靠等 在喷射制冷系统中,喷射器是关键部件之一, 优点,具有广阔的应用前景。 其性能好坏对系统性能有很大影响。喷射器是一 种不直接消耗机械能而提高引射流体的压力的装 二 喷射制冷的工作原理和主要优点 置 。喷射器的主要部件为喷嘴、接受室、混合室和 — — — S0LARENERGY 72『011 扩散器,如图1所示。压力较高的工作流体以很高 系统和太阳能系统两个子系统(图2)。由太阳能 的速度从喷嘴出来,进入喷射器的接受室,并把 系统收集的热量可 以有几个不同方式来驱动制 压力较低的引射流体吸入。两者进到混合室中,进 冷系统。对于一个理想系统,太阳能循环起到原 行速度的均衡,通常还伴随压力的升高。流体从 制冷系统中锅炉的作用,制冷剂流过集热器从而 混合室出来进入扩散器,压力将继续升高。在扩 获取热量。但这种系统有一个很大缺点,即易泄 散器出口处,混合流体的压力将高于进入接受室 露而对环境和人类造成伤害H】。为了消除这种限 时引射流体的压力。 制 ,在实际应用 中太 阳能和制冷系统是分开的, 接受室 喷嘴 混合室 扩散器 如图2b所示 。来 自太阳能的热量 由中间介质通 压缩流体 过换热器传递给制冷剂 。这种传热介质的沸点应 — — — — ■卜 该比系统中可能出现的最高温度高 ,且具有较小 的运动粘度和 良好的传热性能。通常,建议采用 ▲ j引射流体 添加 了防锈剂的水和导热油分别用于工作温度 在 100~C以下和以上的系统。太阳能喷射制冷系 图1 喷射器结构简图 统主要包括太阳能集热器、热交换器、发生器、 喷射式制冷系统的主要优点[I 喷射器、冷凝器、蒸发器、节流阀、制冷剂泵、 (i)喷射器没有运动部件、结构简单、运行可 热媒泵等设备 。 靠 ; (2)作为蒸气压缩机 ,喷射器利用低品位热源 驱动,系统电能消耗少;再利用了废热 /余热和太 阳能; 太阳能 (3)可 以利用水等环境友好介质作为系统制 冷剂; (4)喷射器结构简单,可与其他系统构成混合 系统,从而提高效率而不增加系统复杂程度 。 a混合系统 三 喷射式制冷的分类及工作原理 太阳能喷射制冷的研究者提出了许多系统形 式,按照制冷系统是否为单纯的喷射制冷可归纳 太 阳能 为两类 :单纯的太阳能喷射制冷系统与复合式太 阳能喷射制冷系统。单纯的太阳能喷射制冷系统 其制冷子系统,按喷射制冷循环方式运行,一般 b分离系统 也称为太阳能喷射制冷系统;复合式太阳能喷射 图2 太阳能喷射制冷系统 制冷系统其制冷子系统按喷射与压缩制冷、喷射 与吸收制冷或喷射与吸附、喷射与热管等循环方 太阳能喷射制冷循环的整体效率可表示为: 式运行。 COP…ra1I=rl。I ·coej。 (1) 1单纯的太阳能喷射式制冷系统 很明显,太阳能集热系统的效率也会对整个 太阳能喷射式制冷装置包括普通喷射制冷 系统的性能产生影响,对于高效集热器的开发研 一 — — 一 SOLARENERGY72/011 究也会促进太阳能喷射制冷的发展。 下工作,使喷射系数得到提高,由此即可得到较 2复合式太阳能喷射制冷系统 高的COP值。然而,在实际应用中,从增压器夹 (1)压缩一喷射制冷循环 带的油滴会给喷射器的可靠运行带来不利影响。 喷射制冷 的性能与喷射器 的诱导 比及 临界 混合压缩喷射制冷系统 由普通压缩子系统和喷射 冷凝压力有关。在 1990年,Sokolov和Hearshgal 子系统组成 ,在它们之间有热交换器。喷射器前 引入利用机械功来提高二次加压 ,一种是增压 后和压缩机前后制冷剂的压力比都保持在一个较 辅助喷射循环,另一种是混合压缩喷射循环 ,如 低的水平 。热负荷 由蒸发器传递到热交换器,然 图3所示。模拟结果表明,加压喷射能显著提高 后再通过热交换器散入环境。也就是说,喷射子 系统性能 。 循环的作用是一个散热系统。 (2) 式中,Q、Q、 分别为蒸发器、发生器 中 的换热量和消耗的机械功。喷射系数 “是发生器压 力 、蒸发器压力和冷凝器压力的函数 。 对压缩 一喷射制冷循环有 : D cDPr蒜 (3) 文献 6【]给出了压缩一喷射制冷系统的一些 参考的设计准则: ① 对应系统性能系数 COPf发生器温度 有 一 个最佳值 ; a增压辅助喷射循环 ②相对来说,冷凝温度比蒸发温度对系统性 能系数的影响更大; ③ 中间冷却器温度(即引射温度)提高可改善 系统 COP,及喷射子系统COP,从而减少发生器 的热负荷及太阳能的集热负荷 ,但却使压缩子系 统COPe。降低 ,即电能消耗增加 。 (待续见第9期) b混合压缩喷射循环 图3 压缩一喷射制冷系统 增压喷射制冷循环与通常的喷射制冷循环类 似 ,它的特点是从蒸发器 出来的蒸汽经过增压器 增压 ,再进入喷射器,喷射器在较高的引射压力 — — — 卜 SOLARENERGY 7/2011

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