一种新型喷射制冷循环的理论分析

　　符号表

　　Ex  ,kW

　　t温度,℃

　　h比焓,kJ/kg

　　m质量流量,kg/s

　　T热力学温度,K

　　T0环境温度,K

　　Q热负荷,kW

　　s熵,kJ/(kg•K)

　　ε_COP性能系数

　　µ喷射系数

　　下标

　　b背压

　　c冷凝器

　　d喷射器扩压段

　　e蒸发器

　　eje喷射器

　　g发生器

　　jet射流泵

　　m喷射器混合段

　　mf混合流体

　　n  喷嘴

　　n1喷嘴入口

　　n2喷嘴出口

　　p泵

　　pf工作流体

　　s绝热过程

　　sf引射流体

　　20世纪50年代中期以来,人们就开始研究利用低品位热能驱动的喷射制冷系统(ERS).喷射制冷系统与其他制冷系统相比,有一些明显的优势:结构简单、 可靠性高、投资少等.然而,喷射制冷系统的性能系数相对较低,因此限制了其广泛使用.为了能有效利用太阳能或废热能,拓宽喷射制冷系统在制冷与空调领域的 应用,近年来,一种利用机械能来提高性能系数的压缩机增压型喷射制冷系统被提出并得到了广泛研究[1O4].尽管这种循环的性能系数相对较高,但附加的压 缩机实际会让系统更加复杂,而且也会进一步增加投资.

　　为了能有效地提高喷射制冷系统的性能系数,本文引入了液体O气体射流泵,提出了一种新型喷射制冷循环.本文基于数学模型对新循环做了分析,并与常规喷射制冷系统做了比较.

　　1 系统概述

　　常规喷射制冷循环主要由发生器、蒸发器、冷凝器、节流阀、喷射器和循环泵组成.喷射器是喷射制冷系统的关键部件,它通常由四部分组成:喷嘴及吸入室、混合 段、喉部和扩压段,如图1所示.喷射制冷系统的性能在很大程度上取决于喷射器的喷射系数,而喷射压力、引射压力和背压是影响喷射系数的主要因素.一些研究 显示,喷射系数在喷射、引射压力一定的情况下随着背压降低而提高[5,6].

　　图2为作者提出的一种新型喷射制冷循环.新循环在常规喷射循环的喷射器和冷凝器之间增加了一个射流泵,用来引射从喷射器出来的混合蒸汽,其中工作流体为从 循环泵出来的部分流体.很明显,添加射流泵可以降低喷射器的背压,提高喷射器的喷射系数,进而提高系统的性能系数.这点与压缩机增压型喷射制冷有些相似, 但又有所不同,压缩机是通过提高喷射器引射压力进而提高系统性能的.

　　2 理论分析与模拟计算

　　在新型喷射制冷循环系统中,喷射器是常规的气体O气体型喷射器,射流泵为液体O气体型喷射器,它们有着相似的结构和工作过程.在分析气体O气体型喷射器性 能时,采用Keenan等提出的一维稳压混合理论[7,8].实际上,射流泵中存在两相混合过程,对于它的性能分析会更复杂.为简化数学模型,在本文的分 析中,对于射流泵仍采用一维稳压混合理论.理论分析时做如下假定.