畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）混合工質(zhì)r23r236fa噴射壓縮低溫制冷循環(huán)研究

1、混合工質(zhì)r23 /r236fa噴射/壓縮低溫制冷循環(huán)研究摘要：提出了一種低品位熱源與動(dòng)力聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的復(fù)合式低溫制冷循環(huán)，工作流體采用沸點(diǎn)相差較大的非共 沸混合工質(zhì)r23/r236fa,以低溫?zé)嵩此?qū)動(dòng)的噴射器捉供壓縮機(jī)出口低沸點(diǎn)組分冷凝所需冷量，節(jié)省了高 品位電能或機(jī)械能；r通過(guò)回收利用壓縮機(jī)排氣余熱提高系統(tǒng)能效比。建立系統(tǒng)及各部件熱力學(xué)數(shù)學(xué)模型， 在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，分析混合工質(zhì)組分比例、精館器提純濃度、壓縮機(jī)壓比、噴射器壓比、冷凝溫 度對(duì)新循壞工作性能的影響。研究表明：新循壞機(jī)械性能系數(shù)是傳統(tǒng)自復(fù)疊制冷循壞的3倍，即新循壞壓 縮機(jī)耗功量為傳統(tǒng)h復(fù)疊制冷循環(huán)壓縮機(jī)耗功量的l/3o 關(guān)鍵詞：

2、噴射/壓縮復(fù)合制冷；壓縮比；低品位熱；性能系數(shù)investigation on an ejector-compression hybrid refrigeration cycle using r23 +r236fawang lin hao xinyue tan yingying liang kunfeng bai depoinstitute of refrigeration and air-conditioning technology 471023abstract： a novel system of low temperature refrigeration driven by the c

3、ombination of electric energy and low grade heat energy is proposed in this pape匚 the working fluid is constituted of r23 and r236fa which are non-azeotropic mixtures. this system saves high grade electric energy or mechanical energy by using ejector refrigeration driven by low grade heat energy. th

4、e ejector refrigeration provides cooling capacity of low boiling point components needed for condensation when the mixture arrive the compressor outlet, and this system improves the energy efficiency ratio by recovering exhaust waste energy of compressor. the influence of mixture ratio by r23 and r2

5、36fa? distillation purification of dephlegmator, compression ratio of compressor, compression ratio of ejector, condensation temperature and performance of this system are studied by the model calculation program written in vc+ software when the system is in stable operation. research shows that the

6、 pcrfbrmancc coefficient of this system is about 3 times than conventional cycle, in other words, the consumption in compressor of new cycle is 1/3 than traditional auto-cascade refrigeration cycle.keyword： ejector-compression hybrid refrigeration; compression ratio; low grade heat energy; coefficie

7、nt of performance0引言隨著社會(huì)的發(fā)展科技的進(jìn)步，低溫、超低溫技術(shù)己成為多個(gè)行業(yè)不可或缺的部分，同 時(shí)源于環(huán)境與經(jīng)濟(jì)性要求的提高，人們對(duì)能耗的要求也越來(lái)越高，新能源的利用、余熱廢熱 的再回收已成為最熱門(mén)的研究方向之一。噴射式制冷能充分利月低品位熱能實(shí)現(xiàn)制冷，且具 有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不含運(yùn)動(dòng)部件、可靠性高、初投資低等優(yōu)勢(shì)，但系統(tǒng)受限條件多，性能系 數(shù)低，仍需改進(jìn)，且僅噴射式制冷難以獲得較低制冷溫度。近年來(lái)諸多學(xué)者從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān) 鍵部件改進(jìn)等多方面進(jìn)行了理論、模擬及實(shí)驗(yàn)研究。sergio croquer通過(guò)熱力計(jì)算和流體力基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(u1304521. u1504

8、525)學(xué)模型對(duì)比了噴射器性能，shestopalov等在設(shè)計(jì)與非設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行噴射使制冷實(shí)驗(yàn)分 析，chen s等進(jìn)行了可移動(dòng)噴嘴噴射器實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)現(xiàn)低溫制冷的方法有很多，目前常用的有蒸汽壓縮制冷、復(fù)疊式制冷、多級(jí)壓縮制冷 等，其中自然復(fù)疊制冷循環(huán)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，但 其完全是市高品位電能或機(jī)械能驅(qū)動(dòng)以獲取較低溫度，而且制冷效率比較低i】。機(jī)械壓縮 制冷可實(shí)現(xiàn)低溫，噴射制冷能充分利用低品位熱能，將噴射、壓縮制冷聯(lián)合于一個(gè)系統(tǒng)，通 過(guò)噴射器回收機(jī)械壓縮制冷的節(jié)流損失，也可通過(guò)噴射制冷制取冷量來(lái)降低機(jī)械壓縮制冷的 冷凝溫度，或者由低品位熱驅(qū)動(dòng)的噴射器提高壓縮機(jī)

9、吸入口工質(zhì)的壓力等，這樣噴射/壓縮 復(fù)合制冷系統(tǒng)不但可以實(shí)現(xiàn)低溫制冷，而且能夠提高系統(tǒng)性能，達(dá)到節(jié)約能耗、提高能源利 用率的目的?；诖擞^點(diǎn)，本文提岀一種低品位熱源與動(dòng)力聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的噴射/壓縮復(fù)合式制 冷循環(huán)（ejector-compression hybrid refrigeration cycle-echr）,工作流體采用沸點(diǎn)相差較 大的非共沸混合工質(zhì)r23/r236fa,建立系統(tǒng)及部件熱力學(xué)模型，分析系統(tǒng)性能，并與傳統(tǒng) 口 復(fù)疊制冷循環(huán)（conventional auto-cascade refrigeration cycle-carc）對(duì)比。1循環(huán)工作原理如圖1所示，低品位熱與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的

10、噴射/壓縮復(fù)合制冷循環(huán)。在制冷溫度60°c溫區(qū), 混合工質(zhì)r170/r600和r23/r236fa均使自行復(fù)疊制冷循壞達(dá)到良好循壞性能。自然工質(zhì)r23 和r236fa均具有較好熱物理性能，它們的gwp值很低（小于20）,都是環(huán)保工質(zhì)，r23標(biāo) 準(zhǔn)沸點(diǎn)為-82.tc, r236fa標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為1.4°c,兩者標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)z差80.7°c滿足自行復(fù)柱制冷循 環(huán)對(duì)組分沸點(diǎn)差較大要求；同時(shí)，組分r236fa具有低壓、高比潛熱、飽和蒸汽等爛膨脹過(guò) 程處于干蒸汽區(qū)等優(yōu)良的熱物理性質(zhì)，與r600a、r290、r134a等制冷工質(zhì)相比，低壓條件 f r236fa在噴射制冷循壞中也能獲得

11、更高cop,因此，r236fa是較適合于噴射制冷的理想 自然工質(zhì)。因此，選擇r23和r236fa所組成混合工質(zhì)為該循環(huán)的工質(zhì)。其工作原理如下: 在氣液分離器1屮氣液兩相混合工質(zhì)經(jīng)閃蒸分離作用實(shí)現(xiàn)氣相和液相分離，氣相部分為富含 r23組分和少量r236fa組分，液相部分為富含r236fa組分和少量r23組分，其中氣態(tài)制冷 劑經(jīng)汽液分離器1內(nèi)分凝器9冷凝作用使得氣相中組分r23含量進(jìn)一步增加并達(dá)到較高純 度，從汽液分離器1頂部流出的制冷劑蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)2被壓縮成系統(tǒng)中最高壓力的制冷劑蒸 汽，壓縮機(jī)2出口制冷劑蒸汽流入第一回?zé)崞?預(yù)冷后進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器4被冷凝成液體，再 經(jīng)第二回?zé)崞?過(guò)冷后流入節(jié)流閥6

12、節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器7吸熱蒸發(fā)而實(shí)現(xiàn)低溫制冷，蒸 發(fā)器7出口的低溫低壓制冷劑蒸汽進(jìn)入第二回?zé)崞?與高壓側(cè)制冷劑換熱；從氣液分離器6 釜底流出的液態(tài)混合工質(zhì)（富含r236fa組分）分為兩路，一路則先經(jīng)節(jié)流閥8節(jié)流降壓變 成較低溫度的混合工質(zhì)，再與來(lái)自第二冋熱器5的低溫低壓制冷劑蒸汽匯合而成為低溫低壓 的汽液兩相混合工質(zhì)（含r23和r236fa組分），z后流入冷凝蒸發(fā)器4蒸發(fā)并吸收來(lái)自第 一回?zé)崞?的最高壓力氣態(tài)制冷劑所釋放冷凝熱，從冷凝蒸發(fā)器4所流出的汽液兩相混合工 質(zhì)流入分凝器9與汽液分離器1內(nèi)氣相混合工質(zhì)換熱并吸收氣相所含高沸點(diǎn)組分r236fa冷 凝所釋放冷凝熱，從分凝器9所流出的氣態(tài)混合工

13、質(zhì)（含r23和r236fa組分）經(jīng)笫一回?zé)?器3冋收壓縮機(jī)2排出制冷劑所含有的部分余熱再被引射進(jìn)入噴射器12,另一路液態(tài)混合 工質(zhì)（富含r236fa組分）經(jīng)工質(zhì)泵10升壓后進(jìn)入第三回?zé)崞?1與噴射器12出口的氣態(tài)混 合工質(zhì)（含r23和r236fa組分）換熱，然后流入發(fā)生器13被熱源加熱汽化為高壓過(guò)熱蒸 汽（富含r236fa組分）以作為噴射器12的工作流體引射來(lái)自第一回?zé)崞?的低壓制冷劑蒸 汽（含r23和r236fa組分混合工質(zhì)）,低壓制冷劑蒸汽（含r23和r236fa組分混合工質(zhì)） 經(jīng)噴射器12混合增壓作用，噴射器12出口的較高壓力的混合工質(zhì)先經(jīng)第三冋熱器11被冷 卻、再流入冷凝器14向外界環(huán)

14、境放熱，在冷凝器14中混合工質(zhì)部分被冷凝而成為氣液兩相 混合制冷劑，然后進(jìn)入氣液分離器1,至此完成一個(gè)循環(huán)過(guò)程。2數(shù)學(xué)物理模型2.1噴射器模型釆用keenan等提出的一維穩(wěn)壓混合理論模型跨】計(jì)算噴射器性能。噴射器模型假定如下:（1）噴射器內(nèi)流動(dòng)是一-維穩(wěn)態(tài)的；（2）噴射器內(nèi)壓縮和膨脹過(guò)程是等爛過(guò)程，根據(jù)噴嘴、混合段、擴(kuò)壓器的絕熱效率確定摩 擦損失；（3）噴射器內(nèi)混合段混合過(guò)程為定壓過(guò)程，并且遵守能量守恒、動(dòng)量守恒定律，其內(nèi)壁是 絕熱的，沒(méi)有熱量損失；（4）在噴嘴處部分忽略工作流體入口速度，在混合段忽略引射流體入口速度，在擴(kuò)壓段忽 略混合流體在噴射器出口的速度?；谝陨霞俣?，將質(zhì)量、能量、動(dòng)量守

15、恒方程應(yīng)用于噴射器，得到引射系數(shù)“。“ =j久幾幾（力19 一力詠,j/（力18" -力際）1式中：一噴射器的引射系數(shù)；久一噴嘴效率；77m混合效率；久一擴(kuò)壓效率；力19一19點(diǎn)工作流體的焙值，kj/kg； h&林一噴射器工作蒸汽經(jīng)噴嘴等爛膨脹后狀態(tài)點(diǎn)焙值，kj/kg； h】8ds噴射器小混合段處混合蒸汽焙值，kj/kg； h叫一噴射器中混合蒸汽等嫡壓縮至擴(kuò) 壓段出口處狀態(tài)點(diǎn)焙值，kj/kgo2.2系統(tǒng)模型基于能量守恒和質(zhì)量守恒的原理建立系統(tǒng)各部件的數(shù)學(xué)模型，并提出以下的假設(shè)：壓 縮機(jī)為絕熱不等爛壓縮過(guò)程，壓縮過(guò)程的絕熱效率為85%；蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度為制冷劑 流入蒸發(fā)器的溫度

16、，冷凝器的冷凝溫度為制冷劑流出冷凝器的溫度；工質(zhì)的冷凝過(guò)程及其 在高壓側(cè)管路流動(dòng)壓力損失忽略不計(jì)，在蒸發(fā)器進(jìn)出丨1壓力損失為0；氣液分離器釜底出 口液體為飽和液體，氣液分離器頂部出口氣體為飽和蒸汽;蒸發(fā)器出口的制冷劑為飽和蒸汽； 蒸發(fā)冷凝器冷凝側(cè)出口為飽和液。各熱交換器及管路與外界無(wú)熱量交換；節(jié)流過(guò)程為等 焙過(guò)程；冷凝器、蒸發(fā)器、回?zé)崞?、蒸發(fā)冷凝器、分凝器均為逆流換熱器；蒸發(fā)冷凝器 的換熱溫差不小于5°c,且換熱效率為1。1）壓縮機(jī)理論耗功：後如=q叭x-力3）壓縮機(jī)實(shí)際耗功：_ 如3 x（a1 -力3）n com. a"comj x icom.e式中,r|com,i為不等

17、爛效率，hcom,i=0.85; hcom,c為壓縮機(jī)電效率,%om,i=0.95。2）第一回?zé)崞鲹Q熱量：01 = qiig x （力1 一 力 12）= %8 x （力 10 力9）3）冷凝蒸發(fā)器換熱量：qce =如3 x （力 12 力 13）=妙6 x （力71 一 力6）第二回?zé)崞鲹Q熱量：qh2 = qn）3 x （力 13 一力 14）=如3 x （力 17 一 力 16）4）蒸發(fā)器換熱量：qe =如 3 x （力6 - 力 j5）精餛器的換熱量：qd = % x （力9 -力8）6）發(fā)生器換熱量：qg =加42 x （力 19 一 力20）7）第三回?zé)崞鲹Q熱量：03 = q叫 x

18、（力 18 - 力2）8）冷凝器換熱量：qc = qm、x （力2 - 力1）（10）9）精飾器能量守恒：q叭 x 力+ qin$ x % = q/n. x h? + qm、x 力+ qm3 x a9（11）氣液分離器質(zhì)量守恒：qmx = qm? + qma（12）10）泵的耗功量0ip=65%）：（13）q% x（力21 力 i）%11）系統(tǒng)制冷系數(shù)：cop“qe"d - q叫 x(力12 - hq診qg-(其中，h各個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的焰值，j/moh q-各部件的換熱量，w； qm-混合制冷劑流量，mol/s； wcom.a-壓縮機(jī)實(shí)際耗功量,w； corh系統(tǒng)機(jī)械性能系數(shù)；copme一

19、系統(tǒng)熱力學(xué)性能系數(shù)； qo制冷量，w； wp泵實(shí)際耗功量，wo3結(jié)果與討論基于上述熱力學(xué)數(shù)學(xué)模型，采用vc+軟件編寫(xiě)相關(guān)系統(tǒng)模型的計(jì)算程序，并調(diào)用nist refprop 7.0數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)r23和r236fa所組成混合工質(zhì)的熱物理性質(zhì)，進(jìn)行該熱力循環(huán)系統(tǒng)的 特性計(jì)算，分析了混合工質(zhì)配比、環(huán)境溫度、噴射器壓比、壓縮壓比、精懈器提純濃度等對(duì) 噴射器及系統(tǒng)循環(huán)性能的影響，并計(jì)算分析了普通自復(fù)柱系統(tǒng)在制取相同低溫時(shí)的性能參數(shù), 與壓縮/噴射制冷循環(huán)新型自復(fù)疊形成對(duì)比。3混合工質(zhì)中r23濃度配比的影響新循環(huán)(echr)冷凝溫度為2pc,冷凝壓力為450kpa,流經(jīng)冷凝器的混合制冷劑質(zhì)量流 量為1 mol/

20、s,蒸發(fā)壓力為220kpa,壓縮機(jī)壓比為3.0,系統(tǒng)噴射器壓比為2.05,工作流體過(guò) 熱度為5°c,氣液分離器出口 r23提純濃度為60%,分析混合工質(zhì)屮r23的組分配比在 0.067.15范圍內(nèi)改變時(shí)對(duì)系統(tǒng)機(jī)械性能系數(shù)copth、熱力學(xué)性能系數(shù)copme、發(fā)生器發(fā)生 溫度tg及引射系數(shù)卩的影響。對(duì)比常規(guī)自復(fù)疊系統(tǒng)(carc)在相同冷凝溫度和制冷溫度 (47.7°c)時(shí)性能系數(shù)，其中冷凝壓力1200kpa,蒸發(fā)壓力200kpa,壓縮機(jī)壓比為5.46, 精憾器提純濃度為56.6%,混合工質(zhì)中r23的配比范圍為0.280.36。圖2是echr與carc機(jī)械制冷系數(shù)copth的變

21、化規(guī)律，隨著r23工質(zhì)配比的增加，echr 的機(jī)械性能系數(shù)先增加后減小。在系統(tǒng)設(shè)定條件下，隨r23工質(zhì)配比增加，通過(guò)壓縮機(jī)的流 量增加，制冷量及壓縮機(jī)功耗皆增加，且通過(guò)噴射制冷循環(huán)泵的流量增加，循環(huán)泵功耗增加， 在r23工質(zhì)配比較小時(shí)，制冷量增加更顯著，系統(tǒng)機(jī)械性能系數(shù)先增大后減小，最大值約為 4.15。carc中r23工質(zhì)配比影響氣液分離器出口工質(zhì)流量，隨其低沸點(diǎn)組分的增加氣相工 質(zhì)流暈增加，而工質(zhì)配比卻不影響壓縮機(jī)的耗功，因而會(huì)導(dǎo)致常規(guī)自復(fù)蔭系統(tǒng)的機(jī)械copth 隨r23工質(zhì)配比的增加而增加，其最大值為1.76。echr的機(jī)械制冷系數(shù)約為與carc2.36倍。圖2 copth隨工質(zhì)配比的變

22、化圖圖3是echr熱力性能系數(shù)copme隨r23工質(zhì)配比變化圖，copme隨r23工質(zhì)配比的增加 而增大。r23工質(zhì)配比增加，氣液分離器氣相出口工質(zhì)流量增加，在滿足精憎器溫差的條件 下，冷凝蒸發(fā)器換熱雖增大，而流經(jīng)發(fā)生器的工質(zhì)流量減小，發(fā)生器負(fù)荷減小，故copme 隨r23工質(zhì)配比的增加而增大。當(dāng)系統(tǒng)噴射器工作流體過(guò)熱度為5°c時(shí)，r23所達(dá)最大配比為 0.15,此時(shí)copme約為0.07。圖3 copme隨工質(zhì)配比的變化圖圖4是echr發(fā)生溫度及引射系數(shù)隨r23工質(zhì)配比的變化圖，隨工質(zhì)配比的增加，tg和卩 皆增加。噴射器引射流體流量隨r23工質(zhì)配比的增加而增加，為保證噴射器正常引射

23、，發(fā)生 器所需提供的能量亦增加，即引射系數(shù)增大。在低品位熱源可利用的條件下可適當(dāng)提高r23 的工質(zhì)配比，以增加系統(tǒng)低品位熱能的利用。12() 10.450.060.070.080.09 ().1 0.11020.130.14050.16圖4發(fā)生溫度及引射系數(shù)隨工質(zhì)配比的變化圖3.2精憎器提純濃度的影響echr冷凝溫度為21 °c,冷凝壓力為450kpa,蒸發(fā)壓力為220kpa,壓縮機(jī)壓比為3.0,系 統(tǒng)噴射器壓比為2.05,工作流體過(guò)熱度為5°c,混合工質(zhì)中r23的最初配比為0.12,氣液分離 器出口r23提純度變化范圍為58%64%。carc冷凝壓力為1200kpa,蒸發(fā)

24、壓力為200kpa, 壓縮機(jī)壓比為5.45,混合工質(zhì)中r23的戢初配比為0.295,氣液分離器出口r23的提純度變化 范圍為58%64%。調(diào)節(jié)系統(tǒng)最低溫度點(diǎn)的溫度相同，對(duì)比兩個(gè)系統(tǒng)的copth和分析echr系 統(tǒng)的熱力學(xué)性能系數(shù)copme等變化。圖5是性能系數(shù)隨精僧器提純濃度的變化圖。隨著提純濃度的增加，系統(tǒng)copth呈現(xiàn)下 降趨勢(shì)。通過(guò)壓縮機(jī)的制冷劑流量隨提純濃度增加而減少，系統(tǒng)通過(guò)蒸發(fā)器所獲取的制冷量 減少，雖然圧縮機(jī)耗功量會(huì)減少一些但相對(duì)于制冷量的減少量而言，其變化暈較小，即copth 整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。計(jì)算表明，新系統(tǒng)copth最大值為4.16較carc系統(tǒng)copth大3倍，故新 系統(tǒng)

25、具有相當(dāng)?shù)目捎^性。熱力學(xué)性能系數(shù)copme隨提純濃度的增加而增大。氣液分離器底 部液態(tài)流量隨提純濃度的增加而增加，在保證第一回?zé)崞骷皻庖悍蛛x器的挾點(diǎn)溫差在35°c 范圍時(shí)，冷凝蒸發(fā)器熱交換量增大，而提純濃度對(duì)發(fā)生器影響較小，根據(jù)公式（18） , copme 隨提純濃度的增加而增大。在一定范圍內(nèi)的選擇合適提純濃度對(duì)系統(tǒng)性能影響較大，當(dāng)提純 濃度過(guò)高時(shí)有可能會(huì)導(dǎo)致精餡器不能實(shí)現(xiàn)精館工作，對(duì)系統(tǒng)影響較大。圖5 copth &copmc隨精鐳器提純濃度的變化關(guān)系圖6是echr系統(tǒng)最低溫度隨精飾器提純濃度的變化圖。隨精錨器提純濃度增加，氣液 分離器氣態(tài)出口處流量減少，當(dāng)制冷量不變吋，系

26、統(tǒng)最低溫度降低，但是受限于精徭溫度差， 系統(tǒng)不能獲取非常低制冷溫度（目前最低溫度約為-60°c） o圖6系統(tǒng)最低溫度隨精徭器提純濃度的變化圖3.3壓縮機(jī)壓縮比ybl的影響echr冷凝溫度為21 °c,冷凝壓力為450kpa，蒸發(fā)壓力為220kpa,混合工質(zhì)中r23的最 初配比為0.12,氣液分離器出口r23提純濃度為60%,系統(tǒng)噴射器壓比為2.05,工作流體過(guò)熱 度為5°c,壓縮機(jī)壓比ybl調(diào)節(jié)范圍為2.93.3。carc冷凝溫度為21°c,冷凝壓力范圍為 11661254kpa,蒸發(fā)壓力為200kpa,混合工質(zhì)中r23的最初配比為0.29,氣液分離器出

27、口r23 的提純濃度為56.6%,丿玉縮機(jī)壓比調(diào)節(jié)范圍為5.35.7。在系統(tǒng)最低溫度相同時(shí)，對(duì)比兩個(gè)系 統(tǒng)的機(jī)械性能系數(shù)copth,分析新型自復(fù)疊系統(tǒng)的熱力學(xué)性能系數(shù)copme及引射系數(shù)、系統(tǒng) 最低點(diǎn)溫度等的變化。圖7是copth隨壓縮機(jī)壓比的變化圖，系統(tǒng)機(jī)械性能系數(shù)copth隨壓縮機(jī)壓比的增大而降 低。壓縮機(jī)壓比增加，壓縮機(jī)耗功量亦增加，但壓縮機(jī)壓比的增加對(duì)制冷暈的影響卻不明顯， 故系統(tǒng)copth減少，即在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)應(yīng)盡量釆用比較小的壓縮機(jī)壓比以提高系統(tǒng)性能, 當(dāng)壓縮機(jī)壓比為2.9時(shí)系統(tǒng)copth為4.08。在carc與echr系統(tǒng)具有相同的制冷溫度時(shí)，隨 著壓比的增加copth呈下降趨

28、勢(shì)，壓縮機(jī)壓比增加，系統(tǒng)高品位能耗增加，但制冷量幾乎不 變，由公式（17）分析知copth減少。普通循壞完全依靠壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)，受壓縮機(jī)壓比的影響 更大，且echr系統(tǒng)copth兒乎是carc系統(tǒng)的四倍。echr熱力學(xué)性能系數(shù)copme隨壓縮機(jī) 壓比的增大而減小。當(dāng)ybl增加時(shí)發(fā)生溫度兒乎不變，即泵的耗功量?jī)汉醪蛔?，但壓縮機(jī)出 口工質(zhì)的能量消耗在第一回?zé)崞鬏^多，通過(guò)冷凝蒸發(fā)器的能量交換量減少，根據(jù)能量守恒定律分析知由噴射器塊兒為系統(tǒng)提供的制冷量減少，系統(tǒng)熱力學(xué)性能系數(shù)copme呈減少趨勢(shì)。- 0.0743 -2 -1 -0 -0.06-0.05copth- 0.04echr 0.03-0.02-

29、0.012.83.23.644.44.85.25.6圖7 copth隨壓縮機(jī)壓比的變化關(guān)系圖8是系統(tǒng)最低溫度和引射系數(shù)隨壓縮機(jī)壓比的變化關(guān)系圖，系統(tǒng)最低溫度隨壓縮機(jī)壓 比增大而升高，引射系數(shù)隨壓縮機(jī)壓比的增加而減小。丿玉縮機(jī)丿玉比是影響系統(tǒng)蒸發(fā)溫度的重 要因素，壓縮機(jī)壓比增大，壓縮機(jī)耗功增加，壓縮機(jī)11! 口狀態(tài)焙值增加，在經(jīng)過(guò)冷凝蒸發(fā)器 和冋熱器相應(yīng)的換熱之后，致使蒸發(fā)器入口溫度增加即系統(tǒng)最低蒸發(fā)溫度溫度有所上升。當(dāng) 壓縮機(jī)壓比增加時(shí)，為滿足精餡溫度的耍求，減少f41分支的流量，以確保系統(tǒng)處于此條件 下的最佳工況點(diǎn)，故系統(tǒng)引射流體流量減少工作流體流量增加，引射系數(shù)降低，即增人壓縮 機(jī)壓比對(duì)噴

30、射器工作，系統(tǒng)熱力學(xué)性能系數(shù)減小，與圖8對(duì)應(yīng)。0.290.289 -0.2880.287 -0.286 -0.2850.284 -0.283 -0.282 - 0.281 -0.280.279二礬豔滋度/c-46.4-46.6-46.8 -47 -47.2-47.4-47.6-47.8 -48-48.2-48.42.82.9333.23.33.4圖8引射系數(shù)系統(tǒng)&最低溫度隨壓縮機(jī)壓比的變化圖3.4噴射器壓比yb2的影響echr冷凝溫度為23°c,蒸發(fā)壓力為220kpa,混合工質(zhì)屮r23的最初配比為0.12,噴射 器工作流體過(guò)熱度為5°c,氣液分離器出口r23提純度為

31、60%,壓縮機(jī)壓比為3.0。調(diào)節(jié)系統(tǒng) 冷凝壓力440528kpa變化以實(shí)現(xiàn)噴射器壓比變化范圍為1.9-2.3,分析echr系統(tǒng)的copth和 copmew及引射系數(shù)卩、發(fā)生溫度"9等相關(guān)變化趨勢(shì)。0.0740.063.90.05380.0437 -0.0336 -0.02350.01342copth- echr02.22.32.42.5圖9 copth &c0pme隨噴射器壓比yb2的變化關(guān)系圖9是機(jī)械性能系數(shù)copth和熱力學(xué)性能系數(shù)copmc隨噴射器壓比yb2的變化關(guān)系，分析 知copth和copme皆隨噴射器壓比yb2增加而降低。當(dāng)冷凝壓力升高吋，壓縮機(jī)進(jìn)出口氣體 焙差

32、隨冷凝壓力升高而增大，若流經(jīng)壓縮機(jī)的流量不變，壓縮機(jī)耗能增加，因蒸發(fā)壓力不變 制冷量也恒定，由公式（17）知echr的copth逐漸降低；若壓縮機(jī)功恒定時(shí)，進(jìn)入壓縮機(jī) 的制冷劑流量降低，那么流經(jīng)蒸發(fā)器的制冷劑流量降低，則制冷量降低，系統(tǒng)copth趨于下 降。冷凝壓力升高且溫度不變時(shí)，冷凝器出口氣相'pr23i質(zhì)配比明顯增大，在提純濃度相 同的條件下氣液分離器氣態(tài)出口流量相應(yīng)降低，為滿足精憎溫度及回?zé)崞鲯饵c(diǎn)溫差的要求, 經(jīng)過(guò)笫一膨脹閥的工質(zhì)流量減少，流經(jīng)發(fā)生器部分的工質(zhì)流量增加，故發(fā)牛器能量消耗增加; 另外，冷凝壓力增大時(shí)混合工質(zhì)總能量升高，最低制冷溫度上升，第二回?zé)崞鲹Q熱量增大, 冷凝

33、蒸發(fā)器負(fù)荷減小，copme隨噴射器壓比的增加而減小。圖10是發(fā)生溫度和引射系數(shù)卩隨噴射器壓比yb2的變化關(guān)系，發(fā)生溫度和引射系數(shù)p皆隨 噴射器壓比增加而降低。當(dāng)冷凝壓力的升高時(shí)，系統(tǒng)在達(dá)到相同的精憎濃度時(shí)所需提純的能 量減少，故經(jīng)第一膨脹閥進(jìn)入精傳器提純部分工質(zhì)流量減少，此流體與氣液分離器氣態(tài)出口 工質(zhì)混合作為噴射器工作的引射流體，同時(shí)流經(jīng)發(fā)生器部分的流量增加，故其引射系數(shù)減小, 對(duì)應(yīng)發(fā)生器的發(fā)生溫度及發(fā)生壓力降低。圖10發(fā)生溫度&引射系數(shù)卩隨噴射器壓比yb2的變化關(guān)系3.5冷凝溫度的影響echr冷凝壓力為450kpa,蒸發(fā)壓力為220kpa,混合工質(zhì)中r23的最初配比為0.12,氣

34、液分離器出口r23提純濃度為60%,壓縮機(jī)壓比為3.0,系統(tǒng)噴射器壓比為2.05,系統(tǒng)冷凝溫 度調(diào)節(jié)范圍為1926°c。carc冷凝壓力為1200kpa,蒸發(fā)壓力為200kpa,混合工質(zhì)屮r23的 最初配比為0.3,氣液分離器出口r23的提純濃度為55%,圧縮機(jī)壓比為6.0,冷凝溫度調(diào)節(jié)范 圍為20-26°c,在系統(tǒng)最低溫度相同時(shí)，對(duì)比兩個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械性能系數(shù)copth,分析echr的copme及引射系數(shù)、系統(tǒng)最低點(diǎn)溫度等的變化。4.543.532.521.510.5018192021222324252627copth-echrcopth-carc0.080.070.060.

35、050.040.030.020.01圖11 copth & copme隨冷凝器出口溫度的變化關(guān)系圖11是copth和copme隨冷凝器出口溫度的變化關(guān)系，分析知echr的copth隨冷凝溫 度增加而降低，copme隨冷凝溫度增加而升高。冷凝溫度增加，氣液分離器氣態(tài)出口流量 增加，壓縮機(jī)壓比不變時(shí)壓縮機(jī)能耗增加，由公式（17）知copth降低。carc的copth是 隨冷凝溫度的增加而增加的，壓縮機(jī)吸氣口溫度隨冷凝溫度的增加而增加，恰有利于壓縮機(jī) 工作，減少壓縮機(jī)耗功，且此時(shí)系統(tǒng)的制冷量并不發(fā)生變化，故carc的copth增加。氣液 分離器氣態(tài)出口流量增加，液態(tài)出口流量減少，冷凝蒸發(fā)器換

36、熱量增大，即由噴射制冷提供 的冷負(fù)荷增加，且流經(jīng)發(fā)生器的流體流量減小，發(fā)生器換熱量減小，由公式（18）知copme 隨冷凝溫度增加而升高。圖12是發(fā)生溫度和引射系數(shù)卩隨冷凝器出口溫度的變化關(guān)系，當(dāng)冷凝器出口溫度增加時(shí) 發(fā)生溫度和引射系數(shù)皆增加。冷凝溫度增加會(huì)導(dǎo)致精館器出口溫度增加，為了滿足精飾器溫 度的要求必然要增加氣液分離器底部低溫流體流入精館器的流量，即流經(jīng)第-膨脹閥的流體 流量增加，與此同時(shí)流經(jīng)發(fā)生器部分的流體流量減少，而流出精餛器的工質(zhì)又是作為噴射器 的引射流體，流經(jīng)發(fā)生器的流體作為工作流體，因而噴射器的引射系數(shù)增加.引射系數(shù)增加， 發(fā)生器的發(fā)生溫度增加以實(shí)現(xiàn)噴射器止常引射，但引射系數(shù)

37、需在噴射器的可工作范韋iz內(nèi)。1201101009080706050tg/°c（5°c過(guò)熱）引射系數(shù)p181920212223242526270.5-0.450.4-0.350.30.250.2()50.1圖12發(fā)生溫度&引射系數(shù)卩隨冷凝器出口溫度的變化關(guān)系4結(jié)論為減少低溫制冷系統(tǒng)高品位能耗，本文提出混合工質(zhì)r23 /r236fa噴射/壓縮復(fù)合制冷循 環(huán)，系統(tǒng)有效利用了生活中的余、廢熱等低品位熱能，以低溫?zé)嵩此?qū)動(dòng)的噴射器提供壓縮 機(jī)出口低沸點(diǎn)組分冷凝所需冷量、提升壓縮機(jī)吸氣壓力即降低壓縮機(jī)壓縮比，從而節(jié)省高品 位電能或機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能低溫制冷的效果，通過(guò)計(jì)算分

38、析得出以下幾個(gè)重要結(jié)論：(1) 工質(zhì)配比是系統(tǒng)重要影響因素z,增大低沸點(diǎn)組分配比可提高系統(tǒng)制冷量及熱 力學(xué)性能系數(shù)，但系統(tǒng)高品位能耗隨之升高，選擇恰當(dāng)?shù)墓べ|(zhì)配比時(shí)，echr機(jī)械性能系數(shù) 是carc的2.4倍；(2) 精憎提純濃度增加，即氣液分離器頂部流出的低沸點(diǎn)組分純度增加，有助于使echr 獲得更低制冷溫度，且系統(tǒng)引射系數(shù)和熱力學(xué)性能系數(shù)增加，但機(jī)械性能系數(shù)呈下降趨勢(shì), 隨壓縮機(jī)壓縮比增加，熱力學(xué)性能系數(shù)減少；再在相同條件下，echr所獲得機(jī)械性能系數(shù) copth較傳統(tǒng)自復(fù)疊制冷循環(huán)所獲得copth增大2倍，故新循環(huán)壓縮機(jī)耗功量為傳統(tǒng)白復(fù) 疊制冷循環(huán)壓縮機(jī)耗功量的1/3；(3) 隨著冷凝器出口溫度升高，echr制冷量增大，但壓縮機(jī)耗功增大，系統(tǒng)機(jī)械性能 系數(shù)降低，而熱力學(xué)性能系數(shù)增加，由噴射制冷提供的制冷量增大。參考文獻(xiàn)1 sergio croquer, sebastien poncct, nicolas galanis. comparison of ejector pr