低品位热源驱动的自行复叠喷射制冷循环研究

喷射制冷具有利用低品位低温热源驱动、结构简单、维护少等优点。本项目结合喷射制冷可有效利用低焓值能源以及自行复叠制冷循环可实现低温制冷的优点，提出一种由低品位热源驱动的多元混合工质自行复叠喷射制冷循环。本项目不但从理论和实验两方面对所提出的该新循环进行详细研究，而且对该循环所涉及的关键科学问题进行深入研究，即适用于自行复叠喷射制冷循环的多元混合工质组分汽液相平衡问题、多元混合工质在喷射器中高速流动的内部机理问题。通过理论与实验研究，以期在低品位热能驱动的喷射制冷循环中获得最低制冷温度的世界纪录突破，从而拓展喷射制冷应用范围；同时，也为该循环所采用的多元混合工质汽液相平衡问题和多元混合工质在喷射器中高速流动的内部机理问题的解决提供研究基础，为丰富和完善喷射制冷循环的科学理论做出贡献。

为解决传统喷射制冷循环所存在的制冷温度偏高以及制冷效率偏低问题，本项目提出混合工质自行复叠喷射制冷循环，建立自行复叠喷射制冷循环数学模型，研究自行复叠制冷循环特性、系统工作压力与喷射器性能及系统运行特性之间关系、混合工质组分对喷射器工作性能及系统循环性能之间影响，基于自行复叠制冷循环理论模型研究自行复叠制冷循环在变工况下工作特性，进行自行复叠喷射制冷循环系统热力学优化设计。提出将喷射器引入传统自行复叠制冷循环充分回收高沸点组分的节流损失，获得比传统自复叠制冷循环制冷温度降低10～20℃。通过建立喷射器理论模型，进行喷射器结构优化设计，并设计搭建自动复叠喷射制冷实验平台，开发出自行复叠喷射制冷实验平台数据采集系统。本项目获得自行复叠喷射制冷循环理论，通过在喷射制冷循环中引入沸点差大的多元混合工质和自行复叠制冷原理，实现在喷射制冷循环中获得最低制冷温度突破。在发生温度120℃、冷凝温度30℃、喷射器压缩比2.5试验工况下，以R32/R600a为混合工质，实验测试获得最低制冷温度达-21.8℃，循环COP值约0.018。实验所获得制冷温度达-21.8℃是目前在喷射制冷循环中所获得的最低制冷温度。本项目已经在国内外期刊和会议上发表论文共21篇，被EI和CPCI共收录14篇，出版专著1部，申请发明专利10项， 其中已经获得授权发明专利6项，培养硕士研究生3名、博士研究生2名。