太阳辐射值与喷射-压缩复合制冷系统流动和热力参数的动态耦合机理研究

The operation stability of solar ejector refrigeration system is affected by heat-collecting capacity of solar collector system, and the optimum collocation of system parameter, such as hot water temperature and flow rate, generator temperature and pressure, is the key to keep the system efficient operation. Based on the early work, the dynamic operation characteristic of solar ejector-compression combined refrigeration system is analyzed specially. And the dynamic flow and thermal characteristics among solar radiant intensity, solar collector system and generator has been researched. The dynamic simulation model between the solar collector system and the ejector-compression combined refrigeration system is established, and the variation characteristics is analyzed among solar radiant intensity, water tank volume, hot water mass flow rate and temperature, refrigeration system flow, and thermodynamic parameter when the solar radiant intensity and ambient temperature change, the character of optimum generator pressure has been researched, and the optimum collocation of flow and thermal parameter has been achieved, and then the number of ejector setting and operation principle are determined. The scientific solution has been given for the effective operation of solar ejector-compression combined refrigeration system when the heat-collecting capacity change, and the research has positive significance for promoting the development and progress of the solar refrigeration technology in our country.

太阳能集热系统集热量的波动会影响喷射制冷系统的运行稳定，热水温度和流量、发生温度、发生压力等参数的最优匹配是保持系统高效运行的关键，本项目旨在前期工作基础上对太阳能喷射-压缩复合制冷系统的动态耦合特性进行研究和探索，重点进行太阳辐射强度、太阳能集热系统和发生器之间的动态流动及热力特性研究。建立太阳能集热系统和喷射-压缩复合制冷系统之间的动态仿真模型；分析太阳辐射强度和室外温度变化时的水箱体积、热水流量和温度与制冷系统流动和热力参数之间的变化关系，查明最优发生压力变化规律，获得流动和热力参数的最优匹配，进而确定喷射器个数配置原则及变工况运行切换研究。本研究从本质上对集热量改变下的太阳能喷射-压缩复合制冷系统的持续高效运行给出科学解决方法，对我国太阳能制冷技术的发展与进步有着积极意义。

目前，国内外利用太阳能完全替代或部分替代常规能源驱动空调系统，是降低建筑能耗，缓解能源危机的重要手段。本课题主要研究了太阳能集热系统对喷射-压缩复合制冷系统的动态耦合运行特性，重点探索了在变气候条件下，太阳辐射强度和室外温度改变所引起的太阳能集热系统和喷射-压缩系统的流动及热力特性变化，确定了最优发生压力随集热热水温度和流量的变化规律，最终确定了不同发生温度区间内喷射器个数设置及运行切换原则。.通过建立的太阳能集热和喷射-压缩复合制冷系统仿真模型模拟及实验，发现太阳能集热装置的集热效率受集热温度和流体流速的影响，温度越高或者流速越低时，集热装置集热效率越低。另外，随着发生器进口水温和水量的升高，系统COP和喷射系数呈现先增大后减小的趋势，发生热量呈现递增的趋势，一定制冷工况下，发生器入口水温和发生热量均存在最佳区域。.本课题建立了喷射器结构设计及性能计算模型，对设置不同个数的喷射器系统性能进行了研究，确定了喷射器个数及运行设置切换原则，并对制冷剂R134a、R236fa和RC318三种工质的喷射器运行性能进行了研究。研究表明：当选择R134a为制冷剂时，系统性能较好，并且所设计的喷射器结构尺寸最小，适用于设置多个喷射器的太阳能喷射制冷系统。考虑到太阳能辐射值的改变会直接影响集热热水的温度等，本课题还研究了基于发生温度分区的喷射器个数设置，研究表明：设置三个喷射器时系统运行的性能最佳，在发生温度70℃至85℃的范围内，系统COP均维持在0.2以上，最高值能够达到0.29，在保持系统良好性能的同时，减少了喷射器的数量，降低了系统运行切换的复杂性。.本课题研究了变气候条件下太阳能制冷系统的动态运行特性，给出了变气候条件下的系统动态运行的最基础数据，确定了系统优化运行策略，为太阳能喷射-压缩复合制冷系统的大面积推广提供了科学依据，为太阳能利用和建筑节能的有机结合提供了理论支撑，将促进太阳能空调在我国的发展和可再生能源的实际应用。