噴射器可以利用太陽(yáng)能、工業(yè)余熱和汽車(chē)廢熱等低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)進(jìn)行噴射式制冷,為廢熱能源利用開(kāi)辟了一條新途徑,對(duì)我國(guó)節(jié)能減排具有重要的促進(jìn)作用。然而與傳統(tǒng)壓縮式制冷相比,噴射式制冷系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)在于制冷效率不高,以及在變工況下不能穩(wěn)定運(yùn)行,限制了噴射式制冷的發(fā)展和應(yīng)用。本文針對(duì)該問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種自調(diào)節(jié)喉嘴比的噴射器,能夠在變化的一次流壓力條件下,始終保持較高的引射比,對(duì)噴射式制冷系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。首先,研究得到了最優(yōu)喉嘴比與一次流壓力之間的變化規(guī)律。仿真分析了不同喉嘴比下引射比隨著一次流壓力的變化關(guān)系。結(jié)果表明,不同喉嘴比下,噴射器引射比均隨著一次流壓力先增大后減小,但是引射比的極值點(diǎn)不同,即同一壓力下不同喉嘴比的引射比不同。然后,根據(jù)這些仿真結(jié)果得到了最優(yōu)喉嘴比和一次流壓力的變化關(guān)系。研究了不同一次流壓力下引射比隨著背壓的變化關(guān)系,并與引射比隨著一次流壓力的變化曲線做了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)背壓的變化會(huì)造成引射比隨著一次流壓力先增大后減小的趨勢(shì)。其次,提出并設(shè)計(jì)了一種自調(diào)節(jié)喉嘴比噴射器,實(shí)現(xiàn)了變工況下引射性能始終保持最優(yōu)。在噴射器的噴嘴內(nèi)部加入一段彈性波紋管,彈性波紋管隨一次流壓力伸縮,推動(dòng)噴針移動(dòng)改變對(duì)噴嘴的堵塞面積,進(jìn)而改變噴射器的喉嘴比。而每個(gè)一次流壓力都對(duì)應(yīng)一個(gè)最優(yōu)的喉嘴比,噴針的形狀設(shè)計(jì)受波紋管伸縮和喉嘴比兩個(gè)因素共同影響,針對(duì)以上情況,設(shè)計(jì)了一種帶有截距的外凸圓臺(tái)式的噴針。最后對(duì)比了這種自調(diào)節(jié)喉嘴比噴射器和普通固定喉嘴比的噴射器的引射比,發(fā)現(xiàn)在一個(gè)一次流壓力在15-40bar正弦變化的周期內(nèi),固定喉嘴比噴射器的工作時(shí)間只能占一個(gè)周期的26.2%到81.7%,最大引射比只能占自調(diào)節(jié)喉嘴比噴射器的最大引射比的27.8%到89.9%,而自調(diào)節(jié)喉嘴比的噴射器在一個(gè)周期內(nèi)都能工作,而且始終工作在最優(yōu)引射比的狀態(tài)。最后,搭建噴射器測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并實(shí)驗(yàn)研究了自調(diào)節(jié)噴射器的性能,實(shí)驗(yàn)表明了提出的自調(diào)節(jié)噴射器的可行性。本文自主搭建設(shè)計(jì)了一個(gè)專用于測(cè)量噴射器引射比的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)了可替換噴針和噴嘴的噴射器,測(cè)試不同喉嘴比下引射比隨一次流壓力的變化關(guān)系。結(jié)果表明不同的一次流壓力對(duì)應(yīng)一個(gè)引射比最高的喉嘴比,這和仿真的結(jié)果是一致的。另外,對(duì)比了 20組不同工況下仿真和實(shí)驗(yàn)的引射比,仿真和實(shí)驗(yàn)在同一工況下最大誤差是9.3%,使仿真和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了相互驗(yàn)證。綜上所述,自調(diào)節(jié)喉嘴比的噴射器能夠有效解決噴射器在變工況下穩(wěn)定高效運(yùn)行難題,并可以應(yīng)用于噴射器設(shè)計(jì)與優(yōu)化,將其應(yīng)用于低品位熱源驅(qū)動(dòng)的噴射式制冷系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)的制冷性能。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB657
【部分圖文】：

噴射器通過(guò)壓力高能量大的工作流體和壓力低的引射流體相互混合、逡逑動(dòng)能和熱能交換來(lái)提高低壓流體的壓力，其中工作流體也叫一次流，引射逡逑流體也叫做二次流。如圖２－１所示，典型噴射器的主體由四部分組成：（１）逡逑噴嘴；（２）吸入室；（３）混合室；（４）擴(kuò)壓室�；旌鲜野ǖ葔夯旌隙魏偷让娣e逡逑混合段（本文設(shè)計(jì)的噴射器是在傳統(tǒng)噴射器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，因此這里給出逡逑傳統(tǒng)噴射器的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)）。逡逑吸入室邐噴嘴邐等壓混合段邐Ｉ等面積混合段邐擴(kuò)壓室逡逑Ｉ．邋Ｉ邐私＿／■邋＂一，邐／邐／邐廠逡逑１邋，邐ｔ＼＼Ｔ＼邐，３邐Ｓ邐７Ｐ邐邐逡逑圖２－１噴射器構(gòu)造原理圖逡逑在噴射式制冷系統(tǒng)中，噴射器的工作原理｜５ＷＩ］如下：逡逑（１）

圖２－４自調(diào)節(jié)喉嘴比的噴射器逡逑２．３．３噴針的移動(dòng)位移與流體壓力的關(guān)系逡逑噴針的移動(dòng)受彈性波紋管的伸縮影響，波紋管的結(jié)構(gòu)如圖２＿５所示，逡逑彈性波紋管是一種管狀可壓縮伸長(zhǎng)的彈性敏感元件，當(dāng)波紋管內(nèi)部有流體逡逑通過(guò)時(shí)，波紋管受到的流體壓力總是垂直于波紋管內(nèi)壁，使波紋管管壁發(fā)逡逑生形變，這種形變會(huì)讓波紋管發(fā)生伸縮變化，噴針發(fā)生水平位移。波紋管逡逑使噴針位移ｘ和所需要的力Ｆ的關(guān)系為：逡逑Ｆ邋＝邋Ｋｈｘ邐（２－４）逡逑其中，＆是波紋管的剛度系數(shù)，根據(jù)國(guó)際膨脹節(jié)制造商協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)［５５］，逡逑剛度系數(shù)的表達(dá)式為：逡逑（２－５）逡逑ｄ＝Ａ±Ａｌ邐（２－６）逡逑２逡逑，是等效波紋管等效直徑，根據(jù)公式（２－６），它是波紋管內(nèi)直徑和外逡逑直徑的平均值。足是波紋管的彈性模量，《是公稱厚度，Ｃ是波紋管壁厚，逡逑⑴是波形高度，Ｓ是形狀系數(shù)。逡逑１３逡逑

邐噴針邐噴嘴喉部逡逑圖２－４自調(diào)節(jié)喉嘴比的噴射器逡逑２．３．３噴針的移動(dòng)位移與流體壓力的關(guān)系逡逑噴針的移動(dòng)受彈性波紋管的伸縮影響，波紋管的結(jié)構(gòu)如圖２＿５所示，逡逑彈性波紋管是一種管狀可壓縮伸長(zhǎng)的彈性敏感元件，當(dāng)波紋管內(nèi)部有流體逡逑通過(guò)時(shí)，波紋管受到的流體壓力總是垂直于波紋管內(nèi)壁，使波紋管管壁發(fā)逡逑生形變，這種形變會(huì)讓波紋管發(fā)生伸縮變化，噴針發(fā)生水平位移。波紋管逡逑使噴針位移ｘ和所需要的力Ｆ的關(guān)系為：逡逑Ｆ邋＝邋Ｋｈｘ邐（２－４）逡逑其中，＆是波紋管的剛度系數(shù)，根據(jù)國(guó)際膨脹節(jié)制造商協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)［５５］，逡逑剛度系數(shù)的表達(dá)式為：逡逑（２－５）逡逑ｄ＝Ａ±Ａｌ邐（２－６）逡逑２逡逑，是等效波紋管等效直徑，根據(jù)公式（２－６），它是波紋管內(nèi)直徑和外逡逑直徑的平均值。足是波紋管的彈性模量，《是公稱厚度，Ｃ是波紋管壁厚，逡逑⑴是波形高度

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2824364