论文题目: 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 热能工程
作者: 田琦
导师: 张于峰
关键词: 太阳能,喷射,压缩,制冷,热管真空管集热器,能耗分析
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 由于能源短缺、环境恶化,太阳能作为取之不尽的清洁能源越来越受到人们的重视。太阳能热驱动制冷也成为制冷、空调界关注的焦点之一。本文通过理论计算、能耗分析、实验验证等方法对太阳能喷射与压缩一体化制冷系统及其关键组成装置进行了系统的理论与实验研究。主要研究内容和结果包括以下五方面。1.首次提出了太阳能喷射与压缩一体化制冷系统并建造了系统性能实验台。该系统应用同一种工质,将太阳能集热系统与喷射和压缩制冷系统有机的融为一体,同时应用变速技术,使系统可以在满足用户制冷需求的前提下全天候下运行。与太阳能喷射制冷系统对比研究表明:该系统具有更大的压缩比,压缩比增大约44.3%,可以在较高的冷凝温度下工作;同时性能系数更佳,在相同制冷量下,需要的太阳能集热器面积减少了约35.7%;其能源综合利用效率更高。与压缩制冷系统对比研究表明:在同样转速与工况下,具有较高的机械性能系数;在冷凝温度42℃时,系统机械性能系数比压缩制冷系统大约112%。与增压喷射系统对比研究表明:在太阳辐射充足时,该系统与用户负荷需求吻合性更好;太阳辐射不足时,一次常规能源利用效率更高。2.利用两相流与传热学理论,首次建立了太阳能热管真空管集热器相变集热性能计算模型;并且建立实验台进行了实验研究;给出了太阳能热管真空管集热器相变集热效率方程。研究表明相变集热比单相液体集热效率更高;集热温度和流量对集热器效率影响较大。3.在对喷射器进行气体动力学分析的基础上,将Eames的理想气体等动量变化率喷射器设计法与数值设计法相结合,并采用实际气体状态方程计算流体的热物理性质,建立了R141b为工质的喷射器实际气体等动量变化率法设计计算模型。并利用该方法设计制造了喷射器与等压法设计的喷射器进行对比研究。结果表明,在设计工况下运行时,由于新喷射器消除了常规喷射器扩散器中流体的热力学激波,计算可达到压缩比比常规喷射器增加约9.1%,实验值增加约4%,说明该设计方法设计的喷射器具有更佳的性能。4.首次以R141b为工质在SE508压缩机上进行压缩制冷试验。对各种工况及转速下系统性能进行了研究。5.提出了太阳辐射频率法来计算太阳能制冷系统长期制冷量及能耗。对太阳能喷射与压缩一体化制冷系统与太阳能+燃油锅炉喷射制冷系统夏季能耗分析表明:前者比后者夏季全天候供冷总能耗减少63.4%。
论文目录:
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英文摘要
第一章 绪论
1.1 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统概述
1.1.1 太阳能制冷空调系统
1.1.2 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统
1.2 国内外研究的历史与现状
1.2.1 太阳能喷射制冷方式研究
1.2.2 制冷用太阳能集热器性能研究
1.2.3 喷射器性能研究
1.2.4 喷射制冷循环工质研究
1.2.5 变速压缩机性能研究
1.3 本文的主要工作
第二章 热管真空管集热器相变集热性能研究
2.1 热管真空管集热器相变集热模型
2.1.1 热管集热板部分模型
2.1.2 集管部分两相流模型
2.1.3 模型求解流程
2.2 相变集热模型的验证
2.3 热管真空管集热器相变集热性能分析
2.3.1 集管内壁换热系数影响因素分析
2.3.2 集热器单位面积热损影响因素分析
2.3.3 集热器效率影响因素分析
2.3.4 流量对集热器压降的影响
2.4 小结
第三章 喷射器性能分析及设计
3.1 喷射器实际气体等动量变化率法设计模型
3.1.1 喷嘴模型
3.1.2 混合室模型
3.1.3 扩散器模型
3.1.4 工质物性计算
3.2 等动量变化率法与等压法设计的喷射器性能对比
3.3 小结
第四章 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统的理论分析
4.1 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统的系统描述
4.2 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统的热力学分析与计算
4.2.1 喷射器性能分析与计算
4.2.2 太阳辐射充足时系统性能分析与计算
4.2.3 太阳辐射不足时系统性能分析与计算
4.3 太阳能喷射和压缩一体化制冷系统性能计算结果分析
4.3.1 太阳能喷射和压缩一体化制冷系统与压缩制冷系统的性能对比
4.3.2 太阳能喷射和压缩一体化制冷系统与喷射制冷系统的性能对比
4.3.3 一体化制冷系统与增压喷射制冷系统的性能对比
4.4 小结
第五章 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统的实验研究
5.1 实验装置
5.1.1 热管真空管集热器相变集热性能实验台
5.1.2 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统实验台
5.2 热管真空管集热器相变集热性能实验研究
5.2.1 实验过程
5.2.2 实验结果与讨论
5.3 R1416 变速压缩机制冷性能实验研究
5.3.1 工况变化对压缩制冷系统性能的影响
5.3.2 转速对压缩制冷系统性能的影响
5.3.3 R1416 与R12 制冷性能对比
5.4 等动量变化率法设计的喷射器性能实验研究
5.4.1 喷嘴最佳位置的确定
5.4.2 实际气体等动量变化率法与等压法设计的喷射器对比实验
5.5 一体化制冷系统整体性能实验研究
5.5.1 工况变化对系统性能的影响
5.5.2 一体化制冷系统与喷射制冷系统的实验对比
5.5.3 一体化制冷系统与机械压缩系统的实验对比
5.5.4 压缩机转速对一体化制冷系统性能的影响
5.5.5 模拟真实气象条件下一体化制冷系统性能研究
5.6 小结
第六章 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统能量利用状况分析
6.1 太阳辐射模型
6.1.1 水平面瞬时太阳辐射
6.1.2 倾斜面瞬时太阳辐射
6.2 建筑物夏季空调负荷计算方法
6.3 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统能耗计算方法
6.3.1 太阳辐射频率法
6.3.2 太阳能一体化制冷系统及辅助制冷系统运行特点分析
6.3.3 太阳能喷射与压缩一体化制冷系统运行能耗分析
6.4 能耗分析实例
6.4.1 建筑概况
6.4.2 太阳能喷射与压缩一体化制冷空调系统设计
6.4.3 太阳能喷射与压缩一体化制冷空调系统夏季能耗分析
6.5 小结
第七章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 研究难点与展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
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