《壓縮噴射式製冷系統效率改進研究》是依託上海交通大學，由陳江平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：壓縮噴射式製冷系統效率改進研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳江平
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用兩相噴射器代替膨脹閥作為製冷系統的節流機構，可以明顯提高系統的性能，以日本電裝公司為首的企業已申請近200項專利，並在多種製冷系統中商業化，因而在全球範圍引起研究熱潮。但目前其他機構的研究結果表明利用噴射器後製冷系統COP僅提高5-10%，難以達到電裝宣稱的效果。本項目擬通過對噴射器本身的設計改進、氣液分離器最佳化以及系統控制與匹配等三個方面，以R404a冷藏庫機組為例展開研究，實現噴射製冷系統樣機COP對於熱力膨脹閥系統提升50%。項目將主要結合兩相流理論，探討噴射器結構參數對其性能的影響，研究噴射器的設計方法，並搭建噴射器性能測試實驗台對設計樣件進行測試；結合兩相氣液分離理論，研究噴射式製冷循環中適合的氣液分離器形式；研究R404a系統的關鍵參數匹配及系統控制策略，以改善製冷系統效率。
結題摘要
本課題從數值模擬和實驗兩個方面，對液-氣兩相流噴射器進行了深入的研究。首先根據三大守恆方程，在均相流（HEM）模型的基礎上，建立了噴射器各個部分的數學模型。在給定的工況下，參照噴射器正常運行時系統的參數，通過數值模擬對兩相流噴射器的關鍵數進行最佳化，研究在噴嘴達到臨界狀時噴射器的工作特性，找出噴射器各個參數的最佳組合。然後通過實驗對噴射器的噴嘴喉部直徑和噴嘴出口位置進行了最佳化，並對不同直徑的噴嘴在不同工況下的製冷量和EER進行了研究，探索噴嘴與系統的匹配特性。在此基礎上設計了可調式噴射器，通過調節噴嘴喉部面積實現對噴射器的變工況調節。 在噴嘴最佳化的基礎上，採用可調式噴射器，通過實驗的方法對噴射器的混合段參數和擴壓段參數進行分段最佳化，設計和加工了一體式可調噴射器。在現有的R410A空調系統中，對高、中和低三個典型工況進行綜合調試。實驗發現在標準工況下，噴射器系統比電子膨脹閥系統製冷量增加了400W，EER可提高7.7%；對壓縮機轉速進行調整後，在保持製冷量與電子膨脹閥系統基本一致的情況下，EER可以提升9.32%，節能效果顯著。 研究過程中，根據兩相流噴射式製冷系統的需求，通過CFD的方法，設計了適用於噴射器系統的具有儲液功能的新型氣液分離器，它利用重力和離心力的雙重作用，克服了傳統氣液分離器不適用於低乾度氣液分離的不足，實現了氣和液的高效分離，能滿足噴射式製冷系統的需求。 此外，本研究還對現有的R22熱泵熱水器進行了改造，用噴射器取代膨脹閥，實驗表明噴射器在最小運行工況下，可以提升吸氣壓力0.18Mpa，升壓比可達11.9%，升壓效果顯著。
