兩段式噴嘴引射器性能模擬及系統(tǒng)實驗研究.pdf

1、對于傳統(tǒng)的蒸汽壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng),高壓工質(zhì)能量在等焓節(jié)流過程中存在機械能損失,采用兩相流引射器代替膨脹閥可回收高壓工質(zhì)機械能,提高制冷循環(huán)系統(tǒng)性能,因此,研究汽液兩相流引射制冷循環(huán)系統(tǒng)具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。前期研究結(jié)果表明,采用兩段式噴嘴引射器可以提高兩相流引射器性能,因此,本文采用ANSYS CFX軟件對以R134a為工質(zhì)的汽液兩相流兩段式噴嘴引射器的內(nèi)部流動特性進行了數(shù)值模擬分析,并對系統(tǒng)性能進行了實驗研究。在定工況條件下

2、,分析了兩段式噴嘴引射器噴嘴第一喉部截面積、第二喉部截面積、第一喉部與第二喉部之間最大直徑、噴嘴擴張角對引射器性能及系統(tǒng) COP的影響;在定引射器結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下,分析了不同蒸發(fā)溫度和冷凝溫度對引射器性能及系統(tǒng) COP的影響,將實驗結(jié)果與傳統(tǒng)的制冷循環(huán)系統(tǒng) COP進行了比較,并將實驗結(jié)果與模擬結(jié)果進行了比較,得出如下結(jié)論:
　　(1)模擬結(jié)果和實驗結(jié)果均表明:在固定工況條件下(蒸發(fā)溫度為1℃,冷凝溫度為45℃),兩段式噴嘴引射器的引

3、射比隨噴嘴第一喉部截面積的增大先升高后減小,在噴嘴第一喉部截面積為3.14mm2時取得最大值;系統(tǒng) COP隨噴嘴第一喉部截面積的增大而升高,在噴嘴第一喉部截面積為3.46mm2時取得最大值;引射器引射比和系統(tǒng)COP隨噴嘴第二喉部截面積的增大而升高,在噴嘴第二喉部截面積為2.27mm2時取得最大值。
　　(2)模擬結(jié)果和實驗結(jié)果均表明:在固定工況條件下(蒸發(fā)溫度為1℃,冷凝溫度為45℃),噴嘴第一喉部和第二喉部之間最大直徑對兩段式噴

4、嘴引射器引射比和系統(tǒng)COP的影響比較小;而兩段式噴嘴引射器的引射比和系統(tǒng)COP隨噴嘴擴張角的增大而減小,在噴嘴擴張角為2°時達到最大值。
　　(3)模擬結(jié)果和實驗結(jié)果均表明:在固定兩段式噴嘴引射器結(jié)構(gòu)尺寸下,引射器引射比和系統(tǒng) COP均隨蒸發(fā)溫度的升高而增大,隨冷凝溫度的升高而減小,實驗結(jié)果與模擬結(jié)果的變化趨勢一致。但是引射比模擬結(jié)果高于實驗數(shù)據(jù),這是因為在實際的實驗中制冷劑工質(zhì)經(jīng)過管道、閥門、換熱器等皆能造成一定的能量的損失,模

5、擬邊界條件的設(shè)定與實際情況存在差異。同時,實驗結(jié)果表明:在較低的冷凝溫度下,兩相流引射制冷循環(huán)系統(tǒng)較傳統(tǒng)制冷循環(huán)更具優(yōu)勢。
　　(4)可視化實驗結(jié)果表明:從引射器噴嘴出來進入混合室的流體是氣液混合態(tài),并且由于速度過高存在擾流現(xiàn)象,出現(xiàn)大量的泡沫,不能很好的追蹤內(nèi)部的氣泡流動?；旌鲜也捎檬⒉牧现谱?并且是圓形設(shè)計,投向混合室的激光存在折射,很難觀察到引射器的垂直中心界面上,實驗證明采用小能量激光的PIV設(shè)備難以觀察清楚混合室內(nèi)部的