一种新型双温热源喷射制冷系统

　　0 前言

　　喷射制冷系统简单、运动部件少、运行维护少、机械能消耗少，具有利用太阳能、地热、工厂余热、废热等温能源来实现制冷的独特优势，是一种利用低焓能源来获得制冷效果的较为理想的制冷方式。然而，由于受到喷射器压缩比限制，传统系统所能获得的制冷温度较高，通常在0 ℃以上，想通过蒸发器获得-10℃的制冷温度几乎是不可能的，从而使得其实际应用受到较大限制[1]。为了改善喷射制冷循环效率，国内外学者改进传统喷射制冷循环并提出各类新型喷射制冷循环或复合制冷循环，这些新型循环主要通过利用回收余热、升高制冷温度或设置增压器等途径来提高喷射制冷循环的制冷效率，仍难以在喷射制冷循环中获得较低的制冷温度[2-7]。

　　针对传统喷射制冷循环制冷温度偏高及低品位能源利用效率较低等问题，本文提出一种低品位双温热源驱动的可获得较低制冷温度的双温热源喷射式制冷系统，并基于数学模型对新循环的性能进行了分析。

　　1 工作原理

　　图1为新型双喷射制冷系统流程图，如图1所示，高温发生器中产生的高压制冷剂蒸汽，作为工作蒸汽进入第 1喷射器抽吸来自第2 喷射器出口的制冷剂蒸汽，经第1 喷射器混合增压作用后进入冷凝器中，在冷凝器中气液两相制冷剂被冷凝，冷凝器出口的液态制冷剂分为3 部分: 一部分液态制冷剂经第1工质泵加压后进入高温发生器被加热气化为第1 喷射器的工作蒸汽; 一部分液态制冷剂则经节流部件节流降压变成低温低压制冷剂进入蒸发器实现制冷;冷凝器中第三部分液态制冷剂经第2工质泵加压后进入低温发生器，加热汽化后作为第2 喷射器的工作蒸汽抽吸来自蒸发器的低温低压制冷剂蒸汽，经第2 喷射器混合增压作用后的制冷剂蒸汽被来自高温发生器的高压制冷剂蒸汽引射进入第1 喷射器，至此完成一个循环过程。

　　该系统通过设置低温发生器和第2 喷射器，有效利用第2 喷射器的增压作用提高了第 1 喷射器引射蒸汽的压力，使第1 喷射器出口蒸汽压力升高，提高了整个系统的压比，从而降低蒸发器的制冷温度。

　　2 数学模型

　　2. 1 喷射器模型

　　在该系统中，喷射器是常规的气体-气体喷射器，采用一维稳压混合理论[8-9]分析其性能。分析时做如下假定:(1) 喷射器内流动是一维稳态的;(2) 喷射器内压缩和膨胀过程是非等熵过程，根据喷嘴、混合段、扩压器的绝热效率确定摩擦损失;(3) 喷射器内混合段混合过程为定压过程，并且遵守能量守恒、动量守恒定律; 其内壁是绝热的，没有热量损失。基于以上假定，将质量、能量、动量守恒方程应用于喷射器，分别获得喷射因数u1和u2。