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利用船舶余热的潜热回收型喷射式制冷系统研究

作　者: 田蕾
导　师: 高洪涛
学　校: 大连海事大学
专　业: 动力工程
关键词: 余热利用潜热回收喷射器制冷 R600a 实验研究
分类号: U664.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

作为能源消耗巨头的运输行业,特别是海上运输行业,每年消耗的能源数目是相当可观的,为了提高能源的利用率,可以将船舶余热作为制冷系统热源,这已经越来越受到研究大员们的重视。喷射式制冷是余热利用制冷很好的选择,它含有较少的运动零部件,具有较长的寿命,应用起来也比较环保。因此,对于船舶余热的再利用,本文提出了潜热回收型喷射式制冷方案,以船舶余热作为潜热回收型喷射式制冷系统的热源,以R600a为制冷工质,充分利用冷凝潜热,对系统进行热力计算以及模拟计算。本文首先从喷射器制冷理论、实验研究以及应用研究等几个方面综述本课题在国内外的发展状况以及发展前景；然后从能量应用角度、制冷剂选取角度对潜热回收型喷射式制冷装置与传统喷射式制冷装置进行对比,比较其相对与传统型装置的优越性；其次对潜热回收型喷射制冷循环进行了深入的理论分析以及设计计算,确定喷射器能够达到的压缩比从而确定喷射器的个数,以索科洛夫计算方法为依据,对潜热回收型喷射式制冷系统中进行设计,包括喷射器的个数以及具体尺寸,然后根据不同的工况来模拟喷射器的运行状况,确定潜热回收型喷射制冷系统的最佳运行工况,再将设计好的喷射器加工成实物,组装实验台。本文设计的潜热回收型制冷装置由三个喷射器、发生器、蒸发器以及冷凝器组成。计算数据表明,潜热回收型喷射式制冷装置较传统喷射式制冷装置能够节省28%的加热量,充分利用了船舶主机及冷却水余热,这在船舶节能方面具有很大的研究意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第1章绪论  11-25
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 喷射式制冷的研究和应用现状  12-20
    1.2.1 喷射式制冷的理论研究  12-15
    1.2.2 喷射制冷实验研究  15-17
    1.2.3 喷射式制冷的应用研究  17-18
    1.2.4 喷射式制冷系统中制冷剂性能的研究  18-20
  1.3 喷射式制冷系统简介  20-22
    1.3.1 喷射式制冷装置的工作原理  20-21
    1.3.2 喷射式制冷装置热力学分析  21-22
  1.4 本文的主要工作和研究内容  22-25
第2章潜热回收型喷射制冷系统优势  25-43
  2.1 潜热回收型喷射式制冷的工作原理  25-26
  2.2 潜热回收型喷射式制冷装置的热力循环计算  26-27
  2.3 潜热回收型与传统型的对比  27-37
    2.3.1 不同工质在潜热回收型与传统型中的对比  28-34
    2.3.2 不同工况潜热回收型与传统型对比  34-37
  2.4 潜热回收型喷射式制冷系统的可行性分析  37-41
  2.5 本章小结  41-43
第3章喷射器设计的基本理论及研究  43-67
  3.1 喷射器的结构及工作原理  43
  3.2 喷射器的设计方法  43-47
    3.2.1 经验系数法  44
    3.2.2 经典热力学法  44-45
    3.2.3 气体动力学函数法  45-47
  3.3 喷射器的设计计算  47-55
    3.3.1 喷射系数的计算  50-51
    3.3.2 喷射器可以达到的压缩压力  51-52
    3.3.3 潜热回收型喷射式制冷系统喷射器数量确定  52-55
  3.4 气体喷射器尺寸计算  55-66
    3.4.1 主喷射器的尺寸计算  58-61
    3.4.2 辅助喷射器的尺寸计算  61-63
    3.4.3 增压喷射器的尺寸计算  63-66
  3.5 本章小结  66-67
第4章喷射器流场数值模拟  67-81
  4.1 建立模型  67-68
    4.1.1 数值模型  67
    4.1.2 划分网格  67-68
  4.2 求解模型  68-70
    4.2.1 选择求解器  68
    4.2.2 设置边界条件  68-69
    4.2.3 设置物性参数  69
    4.2.4 求解流场  69-70
  4.3 喷射器流场计算结果  70-74
    4.3.1 喷射器内压力场分布  70-72
    4.3.2 喷射器内速度场分布  72-73
    4.3.3 喷射器内温度场分布  73-74
  4.4 工作参数变化对喷射器性能的影响  74-80
  4.5 数值模拟小结  80-81
第5章实验研究  81-90
  5.1 实验台主要部件  82-87
    5.1.1 喷射器  82-84
    5.1.2 恒温热源  84-85
    5.1.3 数据采集仪  85
    5.1.4 温度、压力测量设备  85-86
    5.1.5 节流阀  86
    5.1.6 循环泵  86
    5.1.7 流量计选择  86-87
  5.2 调试实验台  87-89
  5.3 本章小结  89-90
第6章结论与展望  90-92
  6.1 结论  90-91
  6.2 展望  91-92
参考文献  92-96
致谢  96

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