收稿日期：2023-04-13

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（51406228）

通信作者：王 菲（1979—），女，博士、副教授，主要從事可再生能源方面的研究。wangf2821@163.com

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0492 文章編號(hào)：0254-0096（2023）12-0143-07

摘 要：在建立噴射器全工況模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的仿真模型，假設(shè)蒸發(fā)器和冷凝器換熱側(cè)水的入口參數(shù)不變，研究某太陽(yáng)能?chē)娚涫街评湎到y(tǒng)隨太陽(yáng)輻射變化的變工況特性，并采用多噴射器并聯(lián)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，當(dāng)太陽(yáng)輻射為設(shè)計(jì)值時(shí)，制冷系統(tǒng)的性能系數(shù)與制冷量均達(dá)到最大值，當(dāng)太陽(yáng)輻射增大或減小時(shí)，制冷系統(tǒng)的性能系數(shù)與制冷量均會(huì)下降；在夏天供冷季， 3個(gè)噴射器并聯(lián)的系統(tǒng)平均制冷量及滿(mǎn)足供冷需求的天數(shù)比例較單噴射器均提高了約21%。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；制冷系統(tǒng)；多噴射器；動(dòng)態(tài)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TK513.5""" """""""" """"""""""""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

噴射式制冷是一種可利用太陽(yáng)能等新能源的制冷方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低及維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，對(duì)制冷行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排很有意義。但該系統(tǒng)性能系數(shù)較低且受實(shí)際運(yùn)行工況的影響較大［1-2］，因此有必要對(duì)太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行詳細(xì)研究，并給出合理的運(yùn)行策略。

目前已有文獻(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性開(kāi)展了模擬研究，如白得坡等［3］研究蒸發(fā)溫度為15 ℃時(shí)太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)性能隨氣象參數(shù)的逐時(shí)變化；鄭慧凡等［4-5］研究在蒸發(fā)溫度與冷凝溫度保持不變時(shí)，太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)性能隨太陽(yáng)輻照度及熱源側(cè)水入口參數(shù)的變化；張峰峰等［6］與Sider等［7］研究太陽(yáng)能?chē)娭评湎到y(tǒng)的夏季供冷特性。上述研究均表明太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)受氣象參數(shù)影響較大，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，難以持續(xù)高效運(yùn)行，為此有些學(xué)者提出在太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)中采用變結(jié)構(gòu)噴射器或多噴射器并聯(lián)的方法。陳作舟等［8］與Galindo等［9］研究變結(jié)構(gòu)噴射器在太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)中的應(yīng)用，結(jié)果表明當(dāng)運(yùn)行工況發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)噴射器噴嘴的喉部面積可有效提升系統(tǒng)性能并擴(kuò)寬應(yīng)用范圍；范曉偉等［10］根據(jù)發(fā)生溫度的變化，設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能多噴射器制冷系統(tǒng)的運(yùn)行方案，結(jié)果表明當(dāng)發(fā)生溫度變化范圍較大時(shí)，多噴射器并聯(lián)系統(tǒng)的性能相比單噴射器有較大提升。

從以上文獻(xiàn)可見(jiàn)，在太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的性能模擬研究中，有的未考慮太陽(yáng)輻射的變化，有的僅假設(shè)發(fā)生溫度這一個(gè)參數(shù)隨太陽(yáng)輻射的變化而變化，而冷凝溫度或蒸發(fā)溫度等其他工況不發(fā)生變化，而實(shí)際上隨著氣象條件的變化，這些參數(shù)也受到影響，也將改變系統(tǒng)的性能。本文在建立噴射器全工況模型的基礎(chǔ)上，建立某個(gè)太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的整體仿真模型，基于該模型，假定冷卻水與冷凍水的入口溫度和流量不變，首先模擬系統(tǒng)的制冷量、性能系數(shù)及發(fā)生溫度、冷凝溫度和蒸發(fā)溫度等參數(shù)隨太陽(yáng)輻照度的變化規(guī)律，然后根據(jù)系統(tǒng)制冷量最大化的原則，給出該太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)采用多噴射器并聯(lián)運(yùn)行的策略，最后對(duì)比該系統(tǒng)與單噴射系統(tǒng)在3個(gè)月供冷期內(nèi)對(duì)某空調(diào)房間進(jìn)行供冷的效果，以期為太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的推廣應(yīng)用提供參考。

1 系統(tǒng)仿真模型的建立

圖1為太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)主要有太陽(yáng)集熱器、發(fā)生器、噴射器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥、冷凝器、循環(huán)泵等部件。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，太陽(yáng)能集熱器吸收太陽(yáng)輻射能將循環(huán)水加熱，升溫后的水被輸送到發(fā)生器中與另一側(cè)制冷循環(huán)中的工質(zhì)換熱，制冷工質(zhì)在發(fā)生器中吸收熱量汽化為高溫高壓的蒸氣，作為工作流體進(jìn)入噴射器，抽吸從蒸發(fā)器出來(lái)的低溫低壓的引射流體，兩股流體在噴射器中充分混合后流至冷凝器，并在冷凝器中釋放熱量，冷凝成液體，一部分經(jīng)循環(huán)泵返回發(fā)生器，而另一部分則經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降壓回到蒸發(fā)器完成循環(huán)。采用新型環(huán)保工質(zhì)R1234ze作為工質(zhì)，模型建立中所涉及的物性參數(shù)由軟件REFPROP獲得。

1.1 噴射器的全工況熱力學(xué)模型

圖2為噴射器的示意圖，建立其一維模型時(shí)有如下假設(shè)：1）工質(zhì)在噴射器內(nèi)部為穩(wěn)定的一維流動(dòng)狀態(tài)；2）工質(zhì)在噴射器進(jìn)出口處的動(dòng)能可忽略不計(jì)；3）噴射器內(nèi)流體的非理想過(guò)程，可引入等熵系數(shù)計(jì)算；4）工作流體在離開(kāi)噴嘴后并未立刻與引射流體混合，假設(shè)在混合室[y]處開(kāi)始等壓混合，并在[m]截面處混合完成；5）噴射器內(nèi)壁絕熱。

1.1.1 控制方程

工作流體從噴嘴入口至喉部：

[ht=hp-ηphp-ht′]"""""" （1）

[Vt=2hp-ht]""" （2）

[mp=ρtVtAt] （3）

工作流體在噴嘴喉部達(dá)壅塞，此處的速度達(dá)聲速，若此流動(dòng)為兩相流狀態(tài)時(shí)，聲速無(wú)法直接獲得，可采用Nguyen等［11］提出的以下關(guān)聯(lián)式計(jì)算。

[C=（1-φ）1-φC2L+φρLρGC2G+φφC2G+（1-φ）ρGρLC2L]" （4）

吸入室中引射流體從入口至混合截面y：

[pm=psy=ppy]"""""" （5）

[hsy=hs-ηshs-hsy′]""" （6）

[Vsy=2hs-hsy]"""""" （7）

當(dāng)噴射器處于臨界工況時(shí)，引射流體在y截面處達(dá)壅塞，此時(shí)截面處的壓力即被定義為臨界混合壓力。

[pm=p?m]""""" （8）

[Vsy=Csy]""""" （9）

而亞臨界工況時(shí)，引射流體未在y截面處達(dá)壅塞，此時(shí)速度小于聲速，此時(shí)混合壓力大于臨界混合壓力。

[pmgt;p?m]""""" （10）

[Vsylt;Csy]""""" （11）

吸入室中工作流體從入口至混合截面y：

[hpy=ht-ηpht-hpy′]"" （12）

[Vpy=2ht-hpy+V2t]""""" （13）

考慮到斜激波的影響，工作流體膨脹至截面[y]處工作流體的面積會(huì)減小，引入一個(gè)系數(shù)[ηpy]表示工作流體在截面[y]處的減少［12］。

[Apy=ηpympρpyVpy]"""""" （14）

[Asy+Apy=Am]"""" （15）

[ms=ρsyVsyAsy]" （16）

[ω=msmp]"""" （17）

混合室中工作流體與引射流體的混合過(guò)程：

[?mixmpVpy+msVsy=mp+msVm]"""""" （18）

亞臨界工況下混合損失系數(shù)將發(fā)生變化，臨界工況下的混合損失系數(shù)就不再適用［13］，考慮到亞臨界工況主要受背壓影響，建立如式（19）所示的亞臨界混合系數(shù)[?mixb]的關(guān)系式。

[?mixb=b1?mix-b2pc-p?cp?c]""""" （19）

根據(jù)能量守恒方程可得混合流體的焓值，即：

[mphpy+V2py2+mshsy+V2sy2=mp+mshm+V2m2]""" （20）

混合室中混合流體從截面m至截面n：臨界工況時(shí)，混合流體速度超過(guò)聲速，將在截面n處產(chǎn)生激波，而亞臨界工況中混合室內(nèi)將不會(huì)產(chǎn)生激波。

[ρmVm=ρnVn]"" （21）

[pm+ρmV2m=pn+ρnV2n] （22）

[hm+V2m2=hn+V2n2]" （23）

擴(kuò)壓室中混合流體從截面n離開(kāi)噴射器：

[hc′-hn=ηdhc-hn]""""" （24）

1.1.2 模型驗(yàn)證

模型與實(shí)驗(yàn)值［14］進(jìn)行對(duì)比，比較不同結(jié)構(gòu)噴射器模型臨界噴射系數(shù)的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的平均誤差在10%以?xún)?nèi)，而臨界冷凝溫度與實(shí)驗(yàn)值的平均誤差在5%以?xún)?nèi)。其中[ηp、ηs、][ηpy]、[?mix]、[ηd、b1、b2]分別取0.92、0.95、0.81、0.93、0.98、0.94、0.54。圖3對(duì)比了面積比為3.96的噴射器在不同發(fā)生溫度下的全工況性能，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的變化趨勢(shì)相同，誤差均在10%以?xún)?nèi)，模型可靠。

1.2 系統(tǒng)仿真模型

本文在分別建立太陽(yáng)能集熱器、噴射器、換熱器、節(jié)流閥及工質(zhì)泵等部件變工況模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)各部件的耦合關(guān)系將這些子模型聯(lián)結(jié)起來(lái)，從而得到整個(gè)系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)的性能系數(shù)為：

[ζcop=QeQsc+Wpump]"""""" （25）

1.2.1 換熱器的仿真模型

本文選用小通道釬焊板式換熱器作為換熱設(shè)備，并采用集中參數(shù)法進(jìn)行建模，為簡(jiǎn)化計(jì)算采用以下假設(shè)：1）換熱器內(nèi)部各流道流量分配均勻，流體為一維均勻穩(wěn)定流動(dòng)，忽略冷凝器中不凝性氣體產(chǎn)生的影響；2）僅考慮板片徑向?qū)幔雎云渌较驌Q熱；4）換熱器中換熱為逆流換熱，且忽略壓降與漏熱。由于工質(zhì)R1234ze在釬焊板式換熱器換熱時(shí)展現(xiàn)了與R134a相似的傳熱系數(shù)［15-16］，因而模型中采用與工質(zhì)R134a相同的換熱關(guān)聯(lián)式。

根據(jù)制冷工質(zhì)在換熱器中的狀態(tài)，將蒸發(fā)器劃分為兩相區(qū)與過(guò)熱區(qū)，將發(fā)生器與冷凝器劃分為過(guò)冷區(qū)、兩相區(qū)和過(guò)熱區(qū)，其中工質(zhì)在單相區(qū)的換熱關(guān)聯(lián)式參考文獻(xiàn)［17］，水側(cè)換熱關(guān)聯(lián)式參考文獻(xiàn)［18］，工質(zhì)在蒸發(fā)器與發(fā)生區(qū)兩相區(qū)的換熱關(guān)聯(lián)式參考文獻(xiàn)［19］，而在冷凝器兩相區(qū)的換熱關(guān)聯(lián)式參考文獻(xiàn)［20］。通過(guò)對(duì)以下公式進(jìn)行聯(lián)立求解來(lái)確定換熱器各分區(qū)及總的換熱量：

[Qw=cpmw（Tw，o-Tw，i）] （26）

[Q=KAΔTm] （27）

[Qr=mr（hr，o-hr，i）=Qw]" （28）

1.2.2 節(jié)流閥與循環(huán)泵的仿真模型

節(jié)流閥與循環(huán)泵均采用理想模型：

[mv=CDAv2ρpv，i-pv，o]"""""" （29）

[CD=0.02ρ+0.634vv，o]"""""" （30）

[Wpump=mg（hpump，o-hpump，i）ηpump]"" （31）

1.2.3 太陽(yáng)能集熱器的仿真模型

建立熱管式真空管集熱器模型時(shí)，做出如下假設(shè)［21］：1）玻璃管和鋁遮熱板具有漫射-灰表面的輻射性質(zhì)；2）集熱管真空區(qū)域的熱對(duì)流與熱傳導(dǎo)忽略不計(jì)；3）吸熱板與玻璃管溫度均勻，忽略端部損失；4）忽略蒸發(fā)段的軸向溫度梯度，認(rèn)為熱管蒸發(fā)段外壁溫度為吸熱板溫度。

玻璃管的熱平衡方程：

[αgLgDgI+Qrad，at-g+Qrad，ab-g="""""""" AgεgσT4g-T4eq+Agkg-0Tg-T0]""" （32）

式中：[Qrad，at-g]、[Qrad，ab-g]——吸熱板上、下表面與玻璃管之間的熱輻射；[kg-0]——玻璃管與環(huán)境的對(duì)流換熱系數(shù)。

熱管中的平衡方程為：

[τgαaAaI-Qrad，at-g-Qrad，ab-g=Te-TcRe-c]""""" （33）

式中：[Re-c]——熱管蒸發(fā)段至冷凝段的總傳熱熱阻。

集管中的能量方程：

[Te-TcRe-c=Tc-TwRc-w]"""""" （34）

[Tc-TwRc-w=mwcpTwo-Twi+Tw-T0Rw-0]" （35）

式中：[Rc-w]——熱管冷凝段與集管水之間的傳熱熱阻；[Rw-0]——集管水與環(huán)境之間的傳熱熱阻。熱阻計(jì)算同文獻(xiàn)［21］。

2 結(jié)果與分析

2.1 太陽(yáng)輻照度變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響

太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的設(shè)計(jì)條件如下：太陽(yáng)輻照度為680 W/m2，環(huán)境溫度為25 ℃，集熱器傾角為30°，總面積約為32.5 m2，集熱水流量為0.64 kg/s，冷凍水入口流量和溫度分別為0.4 kg/s和15 ℃，冷卻水入口流量和溫度分別為1.2 kg/s和27 ℃；制冷系統(tǒng)循環(huán)泵的等熵效率取為0.75。在這些條件下系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況為：發(fā)生溫度、蒸發(fā)溫度和冷凝溫度分別為85、10和32 ℃，制冷量和系統(tǒng)性能系數(shù)分別為2.50和0.27 kW。

圖4為保持換熱器水側(cè)入口參數(shù)不變時(shí)，太陽(yáng)輻照度對(duì)太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)性能及各工況的影響。當(dāng)太陽(yáng)輻照度為設(shè)計(jì)值時(shí)，系統(tǒng)的系統(tǒng)性能系數(shù)與制冷量均達(dá)最大值；當(dāng)太陽(yáng)輻照度偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，系統(tǒng)性能系數(shù)與制冷量均會(huì)下降，且太陽(yáng)輻照度增大對(duì)系統(tǒng)性能系數(shù)的影響要略大于其降低所帶來(lái)的影響，而對(duì)系統(tǒng)制冷量的影響要略小于太陽(yáng)輻照度減少所帶來(lái)的影響。對(duì)工況來(lái)說(shuō)，發(fā)生溫度與冷凝溫度均隨太陽(yáng)輻照度的增加而上升，而只要太陽(yáng)輻照度偏離設(shè)計(jì)值，蒸發(fā)溫度就會(huì)上升。

產(chǎn)生上述結(jié)果的原因?yàn)椋寒?dāng)太陽(yáng)輻照度高于設(shè)計(jì)值時(shí)，隨著太陽(yáng)能集熱器集熱量的增加，系統(tǒng)發(fā)生溫度將上升，工作流體的流量和比焓都將增大，噴射系數(shù)反而減小，因而噴射器的臨界冷凝溫度及冷凝器實(shí)際冷凝溫度都將升高，但冷凝溫度上升的幅度無(wú)臨界冷凝溫度的大，噴射器一直處于臨界工作狀態(tài)。對(duì)蒸發(fā)器來(lái)說(shuō)，一方面噴射器引射流體的流量將減小，另一方面在節(jié)流閥的作用下，進(jìn)入蒸發(fā)器的流量會(huì)增大，因此系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度將升高，制冷量下降，冷凍水出口溫度也隨之升高；由分析可知，太陽(yáng)能集熱器的集熱量隨太陽(yáng)輻照度的升高而增加，但系統(tǒng)制冷量下降，可見(jiàn)能量被大量浪費(fèi)，系統(tǒng)系統(tǒng)性能系數(shù)大幅降低。而太陽(yáng)輻射低于設(shè)計(jì)值時(shí)，系統(tǒng)的發(fā)生溫度下降，根據(jù)噴射器運(yùn)行特性，發(fā)生溫度降低會(huì)使噴射器的工作流體流量減少，噴射器出口焓值降低，冷凝溫度也降低，但噴射器的臨界冷凝溫度下降的更快，噴射器一直處于亞臨界工作模式，因此引射流體的質(zhì)量流量大幅降低，在節(jié)流閥的調(diào)節(jié)平衡下，系統(tǒng)蒸發(fā)溫度相應(yīng)上升，制冷量大幅降低，冷凍水出口的溫度上升；分析可知太陽(yáng)輻照度低于設(shè)計(jì)工況時(shí)，系統(tǒng)性能系數(shù)與制冷量也會(huì)降低，由于此時(shí)的噴射器處于亞臨界工作模式，噴射系數(shù)大幅降低，因而太陽(yáng)輻照度降低時(shí)系統(tǒng)制冷量下降速率更快。

2.2 多噴射器太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能

由上述分析可知，單噴射器太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)僅在設(shè)計(jì)條件下具有最佳性能，當(dāng)太陽(yáng)輻照度變化后，系統(tǒng)性能將大幅度降低，因此本節(jié)考慮太陽(yáng)輻射的實(shí)際變化，建立多噴射器系統(tǒng)，并研究其動(dòng)態(tài)性能。

2.2.1 多噴射器太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的運(yùn)行策略

由汪漢眾等［22］的研究結(jié)論可知，設(shè)置多噴射器噴射制冷系統(tǒng)中噴射器的最優(yōu)個(gè)數(shù)為3個(gè)，因此本文建立3個(gè)噴射器并聯(lián)的太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)，保持制冷量及其他工況條件不變，在不同的發(fā)生溫度條件下，設(shè)計(jì)了3個(gè)不同結(jié)構(gòu)的噴射器，其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能如表1所示。

圖5給出了各單噴射器系統(tǒng)的發(fā)生溫度和制冷量隨太陽(yáng)輻射變化的情況。從圖5a可見(jiàn)，在相同太陽(yáng)輻照度下，Ⅲ號(hào)噴射器的發(fā)生溫度是最高的，這主要是由于其喉部尺寸最小，工作流體的質(zhì)量流量也是最小所引起。由圖5b可知，各噴射器系統(tǒng)最優(yōu)工況所對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)輻照度是不同的，因此可根據(jù)太陽(yáng)輻照度的變化通過(guò)控制各噴射器的運(yùn)行，使系統(tǒng)在最優(yōu)制冷量下運(yùn)行，所建立多噴射器系統(tǒng)的運(yùn)行策略如表2所示。

2.2.2 多噴射器太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)的應(yīng)用研究

選取徐州市一間尺寸為6.6 m×4.3 m×3.0 m的辦公室作為供冷對(duì)象，通過(guò)羲和能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)獲取該地區(qū)2022年太陽(yáng)輻射等逐時(shí)氣象參數(shù)，利用HDY-SMAD空調(diào)負(fù)荷軟件計(jì)算了夏季6—8月份之間，房間08：00—17：00的逐時(shí)空調(diào)冷負(fù)荷。通過(guò)將水平面總輻照度換算成集熱器表面上所能獲得的太陽(yáng)輻照度，計(jì)算了單噴射器與多噴射器制冷系統(tǒng)夏季每日08：00—17：00的逐時(shí)制冷量，房間日平均負(fù)荷與系統(tǒng)日平均制冷量如圖6所示。由圖6可見(jiàn)，系統(tǒng)的制冷量和所需冷負(fù)荷在數(shù)量上變化較為一致，有較高的匹配度；單噴射器系統(tǒng)能滿(mǎn)足用戶(hù)供冷需求的時(shí)間為41 d，比例為44.57%，而使用多噴射器制冷系統(tǒng)，滿(mǎn)足用戶(hù)制冷需求天數(shù)提升為59 d，比例提升為64.13%。另外，統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果表明，在整個(gè)夏季工況運(yùn)行時(shí)，單噴射器系統(tǒng)平均制冷量為1.29 kW，而多噴射器平均制冷量為1.56 kW，較單噴射器系統(tǒng)約有21%的提升。

3 結(jié) 論

本文構(gòu)建了以R1234ze為制冷工質(zhì)的太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)仿真模型，研究太陽(yáng)能?chē)娚涫街评湎到y(tǒng)隨太陽(yáng)輻射變化的變工況特性，并采用多噴射器并聯(lián)對(duì)某太陽(yáng)能?chē)娚渲评湎到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，本文主要結(jié)論如下：

1）保持蒸發(fā)器與冷凝器水側(cè)入口參數(shù)恒定，當(dāng)太陽(yáng)輻照度為設(shè)計(jì)值時(shí)，系統(tǒng)的系統(tǒng)性能系數(shù)與制冷量均為最大值；當(dāng)太陽(yáng)輻照度高于設(shè)計(jì)值時(shí)，系統(tǒng)的發(fā)生溫度，蒸發(fā)溫度與冷凝溫度均升高，此時(shí)系統(tǒng)性能系數(shù)與制冷量均會(huì)下降；而太陽(yáng)輻照度低于設(shè)計(jì)值時(shí)，系統(tǒng)的發(fā)生溫度與冷凝溫度均降低、蒸發(fā)溫度升高，系統(tǒng)性能系數(shù)與制冷量也均下降；太陽(yáng)輻照度增加對(duì)系統(tǒng)系統(tǒng)性能系數(shù)的影響大于太陽(yáng)輻照度減少的影響，而對(duì)系統(tǒng)制冷量的影響略小于太陽(yáng)輻照度減少的影響。

2）在整個(gè)夏天供冷季，系統(tǒng)制冷量和所需冷負(fù)荷在數(shù)量上的變化較為一致；3個(gè)噴射器并聯(lián)的系統(tǒng)平均制冷量及滿(mǎn)足供冷需求的天數(shù)比例較單噴射器均提高了約20%。

符號(hào)表

[A]" 面積，m2

[b1，b2]""" 擬合系數(shù)

[C]" 聲速，m/s

[CD]""""nbsp;" 流量系數(shù)

[cp] 比熱容，J/（kg·K）

[D]" 直徑，m

[h]"" 比焓，J/kg

[I]"" 太陽(yáng)輻照度，W/m2

[K]" 傳熱系數(shù)，W/（m2·K）

[m]" 質(zhì)量流量，kg/s

[p]"" 壓力，Pa

[Q]" 換熱量，W

[Qrad]"""" 輻射熱量，W

[R]" 熱阻，m2·K/W

[s]"" 比熵，J/（kg·K）

[T]"" 溫度，K

[Teq]"""""" 環(huán)境等效溫度，K

[V]" 速度，m/s

[α] 吸收率

[ε] 發(fā)射率

[η] 等熵效率

[?]"" 混合損失效率

[σ] 斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)

[τ] 透過(guò)率

[ω] 噴射系數(shù)

[φ] 體積分?jǐn)?shù)

[ΔTm]"" 對(duì)數(shù)平均溫差

[ζ] 系統(tǒng)性能系數(shù)

上標(biāo)

′""" 等熵過(guò)程

[*]"" 臨界狀態(tài)

下標(biāo)

[a]"" 吸熱板

[ab] 吸熱板下表面

[at]" 吸熱板上表面

[c]"" 熱管冷凝段

[d]"" 擴(kuò)壓室

[e]"" 蒸發(fā)器amp;熱管蒸發(fā)段

[g]"" 集熱管玻璃管

[G]" 飽和氣體狀態(tài)

[i]""" 入口

[L]"" 飽和液體狀態(tài)

[m]" 噴射器[m]截面

[mix]""""" 噴射器臨界工況混合

[mixb]""" 噴射器亞臨界工況混合

[n]"" 噴射器n截面

[o]"" 出口

[p]"" 工作流體入口

[pump]""" 泵

[S]"" 引射流體入口

[sc]" 太陽(yáng)能集熱器

[sy]" 截面y處的引射流體

[t]""" 噴嘴喉部

[v]"" 節(jié)流閥

[w]" 循環(huán)水

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RESEARCH ON CHARACTERISTICS OF SOLAR EJECTOR REFRIGERATION SYSTEM AND OPTIMIZATION OF

MULTI-EJECTOR

Wang Fei，Zhang Hanyu，Meng Shengqiang，Wang Leihao

（College of Mechanics and Civil Engineering， China University of Mining and Technology， Xuzhou 221116， China）

Abstract：Based on the full operating condition model of the ejector， constructs a simulation model of a solar ejector refrigeration system. The change of solar radiation not only cause temperature deviation but also affect condensing and evaporating temperature. Assuming that the inlet parameters of the water on the heat exchange side of the evaporator and condenser are unchanged， the operating performance of a solar jet refrigeration system with the variation of solar radiation are studied， and multi-ejector parallel optimization is adopted. The results show that when solar radiation is at the design value， the performance coefficient and cooling capacity of the refrigeration system reach their maximum values. As solar radiation increases or decreases， the performance coefficient and cooling capacity of the refrigeration system will decrease. During the summer， the average cooling capacity of the system with three-ejector parallel and the days meeting the cooling demand are both increased by about 21% compared to the single-nozzle system.

Keywords：solar energy； cooling system； multi-ejector； dynamic analysis