太阳能两级喷射式制冷系统性能的模拟及其分析

　　1 引言

　　近年来，环境恶化能源短缺问题越来越严重。在各种可再生能源中太阳能是最重要的基本能源，太阳能的利用受到了高度的重视。太阳能制冷系统具有结构简单、运行稳定、投资较少等优点。许多学者对太阳能喷射制冷做了大量研究，如Nguyen[1]、Mastuo[2]、Chang YJ[3]等。研究主要集中在利用太阳能驱动时，系统整理性能如何变化、如何提高系统的性能系数以及对喷射器性能的分析和模拟。本文提出了一种新型的喷射制冷循环两级喷射式太阳能制冷系统，其特点是实现了系统冷凝器的风冷冷凝。众多研究指出: 喷射器的可达到喷射系数随着压缩比的增大而减小。但是不同制冷剂下喷射器压缩比的变化对喷射系数的影响程度却没有进一步研究。

　　根据以上成果，本文着重研究带回热器的太阳能两级喷射制冷系统的工作原理、运行性能，对系统的性能作了数值模拟，分析了系统压缩比分配改变时对太阳能喷射系统性能系数COP 的变化。不但整个系统的性能系数提高40%—50%，而且结构依旧简单。

　　2 新型太阳能喷射制冷系统分析模型

　　该系统最大的特点除带有回热器以外，就是采用两级串联喷射的形式来代替单级喷射器所带来喷射系数较小的不利影响，它的好处不仅能大幅度提高系统的性能系数，还能提供较高的临界被压和使用集热温度较低的太阳能平板集热器。因此集热效率高，由于平板集热器价格低廉，因而使整个系统经济性能优良。其次，该系统真正意义上实现了两级串联，即高压喷射器的引射流体恰好是低压喷射器的混合流体，而并没有从级与级之间抽走一部份制冷工质。这些特性决定了带回热器的太阳能两级喷射制冷系统具有独特的特性。

　　2. 1 太阳能两级喷射制冷系统的物理模型

　　带回热器的太阳能两级喷射式制冷系统如图1 所示，它由太阳能集热-蓄热子系统、蓄热-回热子系统、两级喷射制冷子系统构成。系统工作过程如下，太阳能由太阳能集热 - 蓄热子系统收集并储存在蓄热器中，利用蓄热器中的能量加热从回热器出来的制冷工质，产生高温高压的制冷剂蒸气，高温高压的制冷剂蒸气首先进入蒸气发生器中进一步换热后一部份进入喷射器1，另一部分进入喷射器2，进入喷射器1 的高压蒸气( 工作流体) 抽吸从蒸发器出来的低压蒸气( 引射流体) 并升压。从喷射器1 出来的制冷剂蒸气( 混合流体) 作为喷射器2 的引射流体与另一部分流经喷射器2 的工作流体混合升压后进入回热器。在回热器对制冷剂蒸气进行加热，以减少冷凝器排热，提高能源利用率。制冷剂蒸气从回热器出来后，在冷凝器中降温成饱和液体，而后，制冷剂液体分成为两支，一支经节流降压后进入蒸发器蒸发吸热制冷，另一支经工质泵加压后进入回热器，再经过蓄热器、蒸气发生器产生高压蒸气，最后进入喷射器完成循环。该系统有以下特点:(1) 结构简单，初期投入小;（2) 系统稳定性好，无运动部件，维护方便;(3) 可以有效利用低品位热能—太阳能，运行费用低。