太阳能喷射式制冷系统研究

2016/7/1
3.2喷射器
喷射器的基本结构如图所示,它主要由喷嘴、混合室和扩压室组成。 混合室又分为吸入室和喉管。压力较高的工作流体经拉伐尔喷嘴加速形 成超音速射流,速度升高,压力降低,进入喷射器的混合室,工作流体和引 射流体在混合室中不断进行质量和能量的传递, 工作流体的速度不断减 小,引射流体的速度不断升高,两者的速度在喉管出口处渐趋一致,在扩 压室内随着动能逐渐转换为压力能,流体的压力不断升高到一定背压后 排出喷射器。
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新型喷射器——等马赫数梯度设计法
改进喷射器的关键部件—喷嘴、混合室收缩段以及扩压 室的设计,使其母线呈流线型变化,即壁面的变化紧随流 体马赫数的变化而变化,使流体能更好地贴附在壁面上, 实现喷射器内速度的均匀变化,减少喷嘴出口及混合段 内涡流损失、壁面摩擦损失等,避免了扩压室内速度的 突变,消除扩压室内激波的产生及由此引起的边界层分 离现象。从而提高了工作流体的抽吸性能及混合流体的 速度能向压力能转化的效率,从而有利于喷射器内混合 流体的排出,可有效提高喷射器的工作效率。
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4.3.1蓄热水箱
蓄热水箱是为了保证系统运行的稳定性,使制冷机 的进口热水温度不受太阳辐照度瞬时变化的直接影响 。从太阳能集热器出来的热水不能直接进入制冷机,而 是首先进入蓄热水箱,再由蓄热水箱向制冷机供热。同 时,根据太阳辐照度在一天内变化的特点,蓄热水箱还可 以把太阳辐射能高峰时暂时用不了的能量以热水的形 式储存起来以备后用。
Sokolov等在1990年提出 了太阳能增压喷射式制冷 系统。它是在常规喷射式 制冷系统的蒸发器和喷射 器之间加一机械压缩装置, 如图所示，以提高喷射器 的引射压力,进而提高整 个系统的性能的制冷循环 系统。它综合了机械压缩 式制冷循环和蒸汽喷射式 制冷循环的优点,既能利 用低焙热源,又具有较高 的热经济性。
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2系统的基本构成及原理
太阳能喷射 式制冷系统由太 阳能集热器、发 生器、循环泵、 蒸汽喷射器、蒸 发器、冷凝器及 膨胀阀组成,分为 太阳能集热系统 和喷射制冷循环 系统两大部分,如 图所示。 2016/7/1
3研究进展及研究动向
制冷工质的研究 新型喷射器的研究进展 太阳能喷射式制冷系统系能影响因素探究
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4.2带回热的两级喷射系统
加入回热器,使得能量的利用率达到最大,在 平均放热温度不变的情况下,增加了工质的 平均吸热温度,所以系统的效率将会提升; 采用两个喷射器串联的形式来代替单级的 喷射器,提高喷射系数,使得整个系统的性能 提高。

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如图所示，8—9和8—11是工作蒸气在喷嘴中的膨胀过程,9—2、1— 2、11 —12和10~M2是喷射器1和喷射器2两部分蒸气的混合过程,2—10和 12—13是在扩压管中的升压过程,13—14是在回热器中的冷却过程,15—4 是在冷凝器中的冷却过程。此后制冷剂液体分成两部份,一部经节流阀降 温降压进入蒸发器中制冷,在图上用4—3 — 1表示,另一部份经工质泵加压 后经回热器、蓄热器、蒸气发生器中形成工作蒸气,用4—5—6—7—8 表 示。
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6展望：新型太阳能喷射式制冷技术

太阳能喷射一吸收式制冷系统 太阳能热管喷射式制冷系统 太阳能喷射式系统制冷与供热相结合 ……
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太阳能喷射式制冷技术
主要内容
研究背景 太阳能喷射式制冷系统的基本构成及原理 太阳能喷射式制冷的研究进展及研究动向 太阳能喷射式制冷系统性能提高方法 太阳能喷射式制冷系统应用 新型太阳能喷射式制冷技术展望

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1研究背景



太阳能是清洁且用之不尽的能源，是解决能源可持 续发展的重要出路之一。若用于制冷，可降低巨额 能耗，且减轻环境污染。 喷射式制冷结构简单，运行稳定。 随着太阳能的利用开发，制冷技术的发展，太阳能 喷射式制冷有着广泛的应用前景。
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4.3.2蓄冷水箱
传统的制冷系统的储能装置除了将从太阳吸收来 的热量储存在储热水装置中,在夜间将储存的热水通 过喷射制冷机产生冷量,以供空调所用，还可以在太 阳辐射较强的时候利用制冷机产生多余的冷量,通过 储冷水箱将冷量储存起来,这样在需要的时候,直接以 冷冻水供空调,其效果相当于节省了中央空调的耗能 。

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3.1制冷工质的研究
一开始大多使用氟里昂制冷剂，如R11、 R12等对环境有害的制冷剂； 随着环保意识的增强，R124b、R123、 R134a、R245af、水等绿色环保的制冷剂成 为了研究的焦点； 利用太阳能驱动喷射制冷系统、发生温度为 80℃左右时,采用R134a为工质可以使系统的 COP最高。
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4.3.3辅助燃油锅炉


太阳能系统的运行不可避免地要受到气候条件的影 响。为了保证系统可以全天候发挥空调、供暖的功 能,常规的辅助能源系统是必不可少的。 燃油热水锅炉较好,因为它具有启动快、污染小、便 于自动控制等优点。在白天太阳辐射能不足和夜间 需要继续用冷或用热时,即可通过控制系统自动启动 燃油锅炉,以确保系统持续稳定运行。
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全天候工作系统流程图
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5太阳能喷射式制冷系统应用

地域上
系统COP在0.16一0.24之间,其中最高效率出现在太阳能资源 丰富的拉萨地区;在太阳能资源一般地区,系统的平均总效率随 着纬度的降低而降低,大部分地区平均系统COP在0.18以上。

时间上
以上海市为例,对用于办公空调的太阳能喷射制冷系统的动态 变化特性进行了深入的分析与讨论。得到了从上午8时到下午 4时,太阳能喷射制冷系统能稳定工作在COP为0.17一0.22之 间,系统的平均COP为0.19,平均太阳能保证率为0.88。
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3.3系统性能影响因素
冷凝温度变化对喷射器的抽吸率及系统 COP值的影响最大,其次是发生温度,而蒸发 温度对其影响相对最小。
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4系统性能提高方法
设置增压器 带回热的两级喷射系统 全天候工作的改进

蓄热水箱 蓄冷水箱 辅助加热系统
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4.1增压器