热力蒸汽压缩器性能计算方法研究

论文摘要

热力蒸汽压缩器是一种以蒸汽为工质的气体喷射器。近年来带有热力蒸汽压缩器的多效蒸发海水淡化（TVC-MED, Multi-effect Distillation with Thermal Vapor Compression）系统的应用愈加广泛,喷嘴带有调节锥的可调式热力蒸汽压缩器也较多地应用于该系统中。TVC作为系统中的重要设备,其热力性能的计算方法研究将有较大意义。过去的研究工作多数集中讨论喷射器在制冷循环当中的性能,多数以制冷剂为工质,且关于可调式热力蒸汽压缩器的研究较少。本文以将水蒸气作为工质的气体喷射器为研究对象,分析热力蒸汽压缩器在MED系统工况下的热力性能特点。本文基于气体动力学函数方法,建立了包括圆柱形混合室的固定结构喷射器、锥形混合室的固定结构喷射器、喷嘴带有调节锥的可调式喷射器的设计性能、变工况性能一维计算模型。将本文的计算结果与一些实验数据、数值模拟数据、喷射器生产厂商提供的数据对比,对比结果较好地验证了本文所采用计算模型的可靠性、准确性。对比中采用的实验数据、数值模拟数据、喷射器生产厂商的数据都参照了TVC-MED系统工况,因此上述对比结果可以表明本文的计算模型在TVC-MED系统工况下的适用性。在证明模型的适用性的基础上,本文计算了在TVC-MED系统设计工况下的TVC喷射系数ω等参数,分析了TVC性能在此种工况下的特点,对比了圆柱形混合室的喷射器与锥形混合室的喷射器在喷射系数与压缩比关系ω-Pd以及出口压缩蒸汽过热度等方面的不同点。同时,本文计算了给定结构的喷射器在变工况下的特性曲线,计算模型中考虑了圆柱形混合室喷射器可能出现的三种极限状态、锥形混合室喷射器可能出现的两种极限状态以及喷射器亚极限状态的性能,这使模型能够计算较大范围的TVC-MED系统工况下的TVC性能参数。特别地,在建立可调式喷射器的计算模型当中,本文假设喷嘴调节锥的加入并没有给喷嘴的效率带来影响,忽略了调节锥的加入所增加的摩擦损失。在计算过程中,经验系数为常数,忽略了喷嘴调节锥位置、膨胀比的变化对经验系数的影响。将该模型的计算结果与国外某喷射器厂商的数据做对比,结果表明两者平均偏差为4.5394%,相对偏差的浮动范围为-7.34%—21.35%。在此基础上本文计算了可调式喷射器的变结构、变工况性能曲线,分析了影响经验系数的因素以及可调式喷射器在TVC-MED系统中的变工况调节特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 喷射器研究综述
• 1.2 本课题的意义以及研究范围
• 2 固定结构喷射器设计计算方法与计算结果分析
• 2.1 圆柱形混合室的喷射器性能设计计算
• 2.1.1 圆柱形混合室的喷射器性能设计计算方法
• 2.1.2 圆柱形混合室的喷射器性能设计计算的程序算法
• 2.1.3 计算结果与实验数据以及多维数值模拟数据的对比
• 2.1.4 简化公式计算结果与原公式计算结果的对比
• 2.1.5 MED系统工况下圆柱形混合室的喷射器设计性能参数分析
• 2.2 锥形混合室的喷射器性能设计计算
• 2.2.1 锥形混合室的喷射器性能设计计算方法
• 2.2.2 TVC-MED系统中锥形混合室的喷射器性能设计计算分析
• 2.2.3 锥形混合室喷射器的性能设计计算中经验系数的选取
• 2.3 本章小结
• 3 固定结构喷射器变工况性能计算方法与计算结果分析
• 3.1 圆柱形混合室的喷射器变工况性能计算
• 3.1.1 圆柱形混合室的喷射器变工况性能计算的方法
• 3.1.2 圆柱形混合室的喷射器变工况性能计算的程序算法
• 3.1.3 计算结果与实际运行数据的对比
• 3.1.4 圆柱形混合室的喷射器在TVC-MED系统中的变工况性能分析
• 3.2 锥形混合室的喷射器变工况性能计算
• 3.2.1 锥形混合室的喷射器变工况性能计算的方法
• 3.2.2 锥形混合室的喷射器变工况性能计算的程序算法
• 3.2.3 锥形混合室的喷射器的变工况性能分析
• 3.3 本章小结
• 4 喷嘴有调节锥的可调式喷射器的性能分析
• 4.1 建立喷嘴有调节锥的可调式啧射器的一维数学模型
• 4.2 计算结果比较分析
• 4.3 影响经验系数μ的因素
• 4.4 可调式喷射器的调节性能分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢