压缩/喷射制冷循环中两相喷射器性能

　　引言

　　制冷装置耗能大，随着人们对能源利用率、环境保护要求的提高，进一步提高制冷循环的制冷效率具有重要意义。Kemper等^[1]于1966年提出了将气液两相喷射器用于蒸气压缩式制冷循环，以提高该循环制冷效率的思想。Kornhauser^[2]对两相喷射器建立了一维迭代模型，以R12为工质对蒸气压缩/喷射式制冷循环进行了理论研究，研究结果表明新循环的性能系数比传统循环高出21%。Nehdi等^[3]研究了采用众多制冷工质的压缩/喷射制冷系统的性能改进程度，结果发现R141b循环的COP相比传统循环提高的程度最高，为22%。

　　两相喷射器是蒸气压缩/喷射制冷循环中的关键部件。目前两相喷射器的计算模型根据对混合室混合过程的处理方法不同主要可分为等压混合模型^[2，4-5]、恒面积混合模型^[3，6-7]。混合室的混合压力是决定两相喷射器性能的重要参数，目前文献中对混合压力的确定主要有两类，一类是假定混合压力即为引射流体压力^[4-5]，或者假定混合压力与引射流体压力的差值为一定值^[8]，另一类是通过优化的方法求出最优混合压力^[2，6]。

　　对于两相喷射器来说，引射蒸气通过引射喷嘴被引射入混合室的过程为降压过程，受引射流体壅塞现象的影响，喷射器内的混合压力不能小于引射流体的临界压力;另外，喷射器混合室内完全混合后的流体若为超音速，则将在扩压室入口产生激波。引射流体的壅塞现象和混合室内的凝结激波现象是Kornhauser^[2]及大多数文献^[3，6，9]未考虑的。

　　本文充分考虑这些现象，对混合室采用恒面积混合模型，应用质量守恒、动量守恒和能量守恒对喷射器建立了热力学模型，在此基础上，以R141b为工质，研究了不同混合压力条件下两相喷射器内的压力变化趋势，分析了混合压力对系统性能、喷射器喷射系数和出口压力的影响，并探讨了喷射器最优引射室压降、系统最优性能系数及相应的系统性能提高率随冷凝温度和蒸发温度的变化情况。本文研究了引射流体的壅塞现象、混合室末端的凝结激波现象及混合室的混合压力对两相喷射器性能的影响，研究成果对确定喷射器的最优混合压力，合理设计喷射器的结构提供了理论依据。

　　1两相喷射器及蒸气/喷射制冷循环的热力学模型

　　1.1蒸气压缩/喷射制冷循环的性能系数

　　图1为蒸气压缩/喷射制冷循环的示意图，忽略了设备连接管路的压力损失，该循环的性能系数定义为蒸发器的制冷量与压缩机输入功率的比值