《兩相流引射器節流製冷循環研究》是依託天津商業大學，由郭憲民擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：兩相流引射器節流製冷循環研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭憲民
- 依託單位：天津商業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
用兩相流引射器代替膨脹閥來回收高壓工質的壓力能，可大幅提高製冷系統的COP，且引射器結構簡單、無運動部件、可靠性高，與採用膨脹機回收膨脹功的方案相比具有獨特的優勢，可取得傳統製冷循環無法達到的節能效果，對解決當代社會面臨的能源及環境污染問題具有重要意義。. 本項目從微觀機理的角度來研究製冷劑在引射器內的節流相變、主引射流與被引射流混合及擴壓過程，探索減少汽液相速度差及激波強度，從而改善引射器性能的途徑。兩相流引射器內部流動數值模擬中考慮了製冷劑相變、閃點延遲現象及激波的產生，並通過可視化實驗手段觀察、測量兩相流引射器內部流動，以揭示其內部複雜流動規律；通過對影響兩相流引射器性能的幾何參數、工況參數的最佳化和實驗研究，找出影響兩相流引射器性能的主要參數，並建立其最佳化設計準則，為自主研發高效兩相流引射器節流循環製冷系統提供理論指導和實驗基礎。
結題摘要
用兩相流引射器代替膨脹閥來回收高壓工質的壓力能，可大幅提高製冷系統的COP，且引射器結構簡單、無運動部件、可靠性高，與採用膨脹機回收膨脹功的方案相比具有獨特的優勢，可取得傳統製冷循環無法達到的節能效果，對解決當代社會面臨的能源及環境污染問題具有重要意義。 首先，本項目設計建造了以R134a及CO2為製冷劑的汽液兩相流引射製冷循環實驗台，為R134a及CO2為製冷劑的汽液兩相流引射製冷循環的系統及引射器性能進行實驗研究打下了基礎。其次，建立了引射器內部簡化熱力學模型和製冷系統的數學模型，針對使用不同幾何參數引射器的系統，利用MATLAB語言編寫程式對其循環性能進行了模擬計算，分析了工況參數及引射比對引射循環系統性能的影響，提出了系統穩定運行的判據。 第三，用CFX軟體對CO2 及R134a引射器內部流動進行了數值模擬，分析不同工況及引射器結構尺寸對引射器性能的影響，並與實驗結果進了比較。第四，對以R134a及CO2為製冷劑的兩相流引射製冷循環系統性能及引射器性能進行了實驗研究，測量了不同結構尺寸的引射器以及不同冷凝壓力、蒸發溫度條件下系統穩定工作條件和系統性能，包括不同的噴嘴形式、不同的混合室直徑及擴壓段尺寸等，在此基礎上分析了冷凝壓力、蒸發壓力、引射比、幾何尺寸等對系統性能、蒸發器製冷量的影響，並將實驗結果與數值模擬結果進行比較，分析了產生誤差的原因，並對相同工況下的傳統製冷循環系統性能進行了實驗，並與兩相流引射製冷循環性能進行比較。第六，對引射器內部流動進行了可視化研究。 研究工作去的如下重要進展：（1）提出系統穩定運行判據，據此對傳統兩相流引射製冷循環系統進行了改進，當引射器出口乾度小於穩定判據臨界值時，氣液分離器上部為兩相流製冷劑，下部為飽和液體，輔助蒸發器工作；當引射器出口乾度大於該臨界值時，氣液分離器上部全部為飽和氣體，下部為兩相混合製冷劑；在上述工況條件下系統均可穩定運行。（2）實驗及模擬結果表明：引射器噴嘴喉部及混合室直徑對引射器性能影響很大，二者存在最佳組合，使引射比及系統性能達到最佳；CO2兩相流引射循環製冷系統的COP比傳統製冷系統可提高約10%，且在較低蒸發溫度工況下引射循環更具優勢。（3）提出了新型兩段式噴嘴引射器，並對其最有幾何參數進行了理論和實驗研究，結果表明，使用兩段式噴嘴引射器的引射比大於拉法爾噴嘴引射器的引射比，最大提高了約18%。
