萝岗出租云梯车  云梯车无泵喷射制冷系统理论建模与模拟分析  萝岗出租云梯车, 萝岗云梯车公司, 萝岗云梯车    Ｓｒｉｓａｓｔｒａ等于２００８年提出的一种吴泵喷射式制冷系统进行了适当的改进，系统简图。系统以水为制冷介质，主要装置有发生器、喷射器、蒸发器、冷凝器、Ｕ型节流管、储液罐、电滋阀Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２等。其中发生器采用电加热，冷凝器采用水冷冷凝，电磁阀通过时间继电器控制。实验过程分蓄水阶段和回水阶段。在蓄水阶段，关闭Ａ１和Ａ２，打开Ｂ１和Ｂ２，发生器中加热形成的高温高压燕汽进入喷射器，引射来自燕发器中的低温低压气体，在喷射器混合段充分混合后进入冷凝器冷凝。从冷凝器出来的介质分成两部分，一部分通过Ｕ型管节流之后进入燕发器蒸发实现制冷：另一部分经过电磁阀Ｂ２之后进入储液罐储存，实现蓄水。蓄水一定时间后，闭合阀口Ｂ１和Ｂ２，打开阀口Ａ１和Ａ２，高温高压气体进入储液罐，平衡储液罐和发生器中的压力，由于储液罐的位置比发生器高，储液罐中的介质在重力的作用下经过阀口Ａ２回到发生器，完成回水过程。关闭电感阀Ａ１和Ａ２，打开电複阀Ｂ１和Ｂ２进入下一个蓄水阶段后，储液罐中剩余的高温高压气体需要通过电被阀Ｂ１进入冷凝器冷凝，才能保证蓄水阶段正常进行。系统运行过程中，除了电禮阀需要消耗少量的电能之外，整个无聚系统完全是由低品位热能驱动，是利用低品位热能实现制冷较为理想的方式。吴泵阀切换喷射式制冷系统的理论计算包括喷射器的性能计算、储液罐的设计计算以及周期性的蓄水回水对系统稳定性的影响，通过计算获得无聚阀切换喷射式制冷系统的性能特性，对后期的实验具有一定的指导意义。

     喷射器设计模型发展,  喷射器的工作机理较为复杂，在喷射式制冷系统中起着提升介质压力的作用，相当于传统压缩制冷系统中的压缩机。喷射器的工作过程中包含了混合、换热等物理过程，介质在喷射器内的流动也有音速、亚音速、超音速等多种状态，所以喷射器的理论设计计算具有较大难度。随着喷射器实际应用的范围越来越广，喷射器的研究受到了越来越多的重视，其设计模型也得到了较大的发展。最先提出喷射器一维模型的是Ｋｅｅｎａｎ，该模型Ｗ理想气体为介质，分为等压混合和等截面积混合，奠定了一维模拟的基础，在很长一段时间，一直是喷射器性能模拟的主耍模型。ＢＪＨｕａｎｇ等提出了Ｒ１４化为介质的喷射制冷系统的一维模型，并确定了其中的若干经验参数。ＷＸＣｈｅｎ等在Ｈｕａｎｇ的研究基础上进行了改进，明显提高了其模拟精度。ＹＨＺｈｕ等也建立了一种更加简单的喷射器一维模型ＩＷ，并在此基础上提出了计算基于二维环境的喷射器模型，他们认为该模型相对一维模型具有更高的精度，并且比一维模型更简单。利用一维模型对喷射器进行了较为详细的模拟，并对比了实验数据ｆＷ。由于喷射器内部流动较为复杂，以上经典模型虽然在喷射器的尺寸设计和对其性能预测上起到过不可忽视的作用，但是这些模型卸很难解释喷射器的所有性能特性。为了了解喷射器内部流体的混合情况以及沿程压力的变化，基于ＣＦＤ软件的动为学模型正受到越来越多的关注和研究。

      发现油质在喷射器中加速时会出现液化的现象，所以包含气体相变的模型能够获得更高的精度。以水为介质，用ＣＦＤ软件对喷射式制冷系统进行了不同发生压力、不同蒸发压力下的性能模拟。Ｃ．Ｌｉ利用ＣＦＤ模型研究了不同工况下无泵喷射式制冷系统理论建橫与模拟分析各工况参数对喷射器性能的影响。等用ＣＦＤ模型对喷射器性能进行了分析，并提出了改进喷射器性能的方法。模拟了喷射器内部结构对喷射器性能的影响，并在此基础上对喷射器的引射比进行了探讨。基于ＣＦＤ的模拟分析能更好的解释喷射器内部介质的流动过程，具有较高的樸拟精度，但是程序结构比较复杂，而且计算量大，所以本课题仍然采用经典热为学的算法。

     喷射器的经典热力学模型设计,  计算喷射器的工作原理为：高湿高压介质从拉法尔喷嘴进入，在拉法尔喷嘴内介质位能转化为动能，速度增大，在喷嘴出口加速至超音速后进入喷射器的吸入窒，在吸入窒形成真空腔，引射来自蒸发器中的低温低压介质，来自蒸发器中的介质在入室的渐缩结构中获得加速，在等面积圆柱形混合室与工作流体充分混合，混合完全后从喷射器出口流出，完成整个引射过程。喷射器的内部结构示意图。喷射器的性能受各部分尺寸参数的影响较大，甚至拉法尔喷管的安装位置也对其性能有较大影响，因此对喷射器各部件尺寸进行设计是很有必要的。本文的实验台的喷射器是ＴＪａｒｍｖｏｎｇｗｉｔｔａｙａ根据经典热力学模型进行设计的，并作了如下的假设：１）工作流体为理想气体，且喷射器的流动视为一维流动；２）喷射器进出口介质动能视为０，即发生器至喷射器之间、蒸发器至喷射器之间介质流速为０，以及喷射器出口介质速度为０；３）在混合段工作流体和引射流体为等压混合；４）喷射器内换热损失忽略不计，过程不可逆。

        因为工作流体和引射流体是等压混合，所以工作流体在混合窒出口处的压力ｆｐ，和引射流体在该处的压力以及混合流体的压力是相等.  工作流体在截面的压力和马赫数Ｍｗ的关系可以来确定。工作流体在混合段入口所占的截面积与喷嘴出口截面积的关系可以通过公式来确定：其中，为损失系数，表示工作流体在截面１－１到截面ｙ－ｙ之间的损失。在截面上，来自寨发器中的介质达到音速，所以其马赫数Ｍ＝ｌ，引射压力和引射流体在＞－ｙ截面压力的关系可以来确定。引射流体的流量就可以确定下来，是引射流体的等贿效率系数。工作流体在少斗截面所占的截面积和引射流体在该截面所占的截面积之和为圆拉形混合段的截面积；截面上工作流体和引射流体的溫度和马赫数分别由Ｗ下两个公式来确定：工作流体和引射流体进入圆柱形混合段后开始混合，在产生激波之前，混合流体的速度可以通过动量守恒来确定：为混合流体的速度，也为摩擦损失系数。同样，根据能量守恒定律：其中，、分别表示工作流体在少斗截面的速度、引射流体在ｙ－ｙ截面的速度和混合流体在Ｗ－７Ｗ截面上的速度。混合流体的马赫数可以通过公得出.  假设激波产生后是一个等贿过程，混合流体在ｍ－ｗ和３－３之间有一个恒定的压力.

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     喷射器出口介质在喷射器出口的扩压段为等效果过程，喷射器出口背压。与圆柱形混合出口的压力的关系：喷射器摸拟验证程序喷射器验证流程，已知喷射器各部件尺寸和工况参数，计算喷射器在不同发生压力、引射压力以及冷凝压力下的引射比。因为没有介质循环系和其它需要电能驱动的设备，所以无聚阀切换喷射式制冷系统不会消耗高品位的能源，系统消耗的功率只有发生器的加热功率，为发生器的加热量，ａ为蒸发器的制冷量。发生器的加热量可以通过：表示发生器出口工作流体的质量流量，分别表示发生器进出口洽值。蒸发器的制冷量可以表示为：其中，Ｗｇ表示发生器出口工作流体的质量流量。分别表示蒸发器进出口給值。从储液罐回到发生器中的低温介质同样需要发生器的功率进行加热，所以回水时发生器的加热功率应该为：Ａｍ为从储液罐回到发生器的液态介质的流量，为冷凝器冷凝后介质的給值，即储液罐内介质和燕发器入口的給值。不同的发生压力所对应的发生器加热功率不同，所以实验中系统在不同发生压力下工作时要调整好发生器的加热功率，使系统在回水后的一个阀换周期能够回到设定的发生压力，以保证系统在设定的发生压力下稳定运行。

        由前文对无聚喷射式制冷系统工作原理的介绍可知，该系统在储液罐容积固定的情况下最佳状态是确定的，即：在储液罐储满时回水不会导致发生器的压力降低到极限压力的情况下，曹水周期应该让储液罐充满介质，回水周期应该让储液罐中所有液体回到发生器。在一个周期内尽量减少储液罐中未充满液体的体积是确定阀切换周期的总原则。．所以，阀切换的频率，也就是设定的回水时间和蓄水时间，是直接受储液罐容积影响的。储液罐容积过大，回水时回到发生器中的低温液体过多，导致发生压力降低到喷射器不能正常工作的极限压力以下，系统停止制冷；储液罐容积过小，阀换频率过高，增大了热能在回水过程中的沿程损失。储液罐的容积是整个无聚阀切换喷射式制冷系统稳定运行的关键，实验过程中发生温度随时间的变化，系统储液罐容积越大，则发生温度随时间的波动越大，储液罐容积越小，则发生温度随时间的波动越小。原则上只要保证发生湿度最低时喷射器能够正常工作，并且在下一个蓄水周期内发生溫度能够回到设定的发生温度，系统就能够正常运行。 无泵阀切换喷射式制冷系统的储液罐除了回水时会造成发生温度的波动外，在进入下一个蓄水周期后，储液罐中用于平衡储液罐和发生器中的压力的高温高压气体进入冷凝器中冷凝，还会造成冷凝压力的周期性变化。如果冷凝器的换热量足够大，那么在很短的时间内冷凝压力便会恢复正常，冷凝压力的波动对系统几乎不会造成影响，但是如果冷凝器的换热量不能在很短时间内冷凝从储液罐来的高溫高压气体，冷凝压力的波动过大超出一定的范围，会导致喷射器在亚临界条件下工作，系统性能急剧下降，甚至发生倒流，使系统达不到所需要的蒸发温度。

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