两级喷射式太阳能制冷系统的压缩比研究

　　0　引　言

　　太阳能制冷可以更好地利用太阳能与制冷的互补特性,达到更好的能源利用效果。太阳能制冷技术研究的热点有太阳能喷射式制冷、太阳能吸收式制冷和太阳能吸附式制冷。随着人们对能源和环保意识的增强,利用太阳能等低温热源进行制冷的喷射式制冷也呈现积极发展之势,如对喷射器性能的分析和模拟[1-3],对新型制冷剂的研究[4-5],也有学者提出了一些新的喷射制冷系统并对其性能进行了分析[6-9]。然而,国内外的这些研究都只是针对冷凝器采用水冷的方式来开展的,系统庞大而复杂,不利于实际应用和开发。

　　刘志强等[10]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。本文主要是对该系统的压缩比分配进行探讨。

　　1　两级喷射式太阳能制冷系统的模型建立与分析

　　该系统的最大特点是通过采用两级喷射的形式来提高系统冷凝端的压力,使冷凝温度达到实行风冷冷凝的要求。与传统的水冷冷凝系统相比,它具有结构简单和实用性强的特点。其次,该系统实现了喷射器真正意义上的两级串联,即:后一级的引射流体,正好就是其前一级的混合流体,并没有从级与级之间引走一部分介质。这一特性决定了两极喷射式太阳能制冷系统具有独特的应用价值。比如船舶在运行过程中的制冷供给,汽车在行进时冷量的提供,农村干旱地区的家庭供冷等,都可以得到广泛地应用。

　　1.1　系统物理模型

　　图1所示为两级喷射式太阳能制冷系统的原理图,它由发生器、喷射器1和喷射器2、冷凝器、蒸发器、节流机构及循环泵等组成,图2给出了系统在T-s图上的工作过程。图1中点1~9为系统的状态点,分别与图2中的状态点1~9对应。蒸发、冷凝、发生温度分别用Te、Tc、Tg表示,其对应的压力分别为pe、pc和pg。

　　1.2　系统数学模型

　　两级喷射式太阳能制冷系统与其他的喷射制冷系统最大的不同是采用了两级串联喷射,如图2所示,通过两级喷射,使系统冷凝端的压力提高

　　到足够高,从而实现风冷。对图1中各个状态点建立质量和能量守恒方程[11-13]:

　　发生器Qg= qmg×h1-h2(1)

　　冷凝器Qc= qmc×h8-h9(2)

　　蒸发器Qe= qme×h3-h9(3)

　　喷射器1

　　qmg1·h1+qme·h3= qmg1+qme·h7(4)

　　喷射器2

　　qmg2·h1+ qmg1+qme·h7= qmc·h8(5)

　　由于太阳能的获取与常规概念上人工的“付出”存在一定的差别,若将Qg不视为COP计算中“付出的代价”,那么该项则只有泵消耗的功W,则