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1、-12-中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院《論文翻譯》報(bào)告太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)空調(diào)制冷系統(tǒng)為辦公大樓提供空氣調(diào)節(jié)的建模J.Guo*,H.G.Shen（東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,人民路北2999號(hào),上海201620）摘要一種集總參數(shù)法并結(jié)合動(dòng)態(tài)模型被用于調(diào)查制冷介質(zhì)為R134a的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)(SERS)的性能和太陽(yáng)能分?jǐn)?shù)、同時(shí)辦公室空氣調(diào)節(jié)會(huì)議在中國(guó)上海召開(kāi)。傳統(tǒng)的小時(shí)室外溫度和太陽(yáng)輻射模型被用于提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)準(zhǔn)確分析系統(tǒng)性能。結(jié)果表明,在上班時(shí)間內(nèi)即,從早上9點(diǎn)到下午5點(diǎn),系統(tǒng)的平均COP和平均太陽(yáng)能分?jǐn)?shù)分別為

2、0.48和0.82，其操作條件為:發(fā)電機(jī)溫度(85℃)、蒸發(fā)器溫度(8℃)和冷凝器溫度隨環(huán)境溫度。與傳統(tǒng)以壓縮機(jī)為基礎(chǔ)的空調(diào)系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)在相同的冷卻能力下可以節(jié)省高達(dá)80%的電能。因此,該系統(tǒng)為辦公大樓提供了一個(gè)良好的節(jié)量方法。關(guān)鍵詞太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)集總參數(shù)法動(dòng)力學(xué)模型COP太陽(yáng)能分?jǐn)?shù)1介紹能量被認(rèn)為是一個(gè)主要的財(cái)富代理人以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的一個(gè)重要因素。與傳統(tǒng)鋒利的高能源成本和高耗能常規(guī)空調(diào)相比,太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)最近受到相當(dāng)多的關(guān)注用以作為住宅和商業(yè)空間制冷。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)可以用來(lái)代替壓縮機(jī)制冷系統(tǒng),使

3、電力消費(fèi)更比傳統(tǒng)以壓縮機(jī)為基礎(chǔ)的空調(diào)系統(tǒng)更少。此外,SERS系統(tǒng)更簡(jiǎn)單、可靠、可方便實(shí)現(xiàn)建筑一體化,也可以使用環(huán)境友好型的工作液。此外,他們利用太陽(yáng)能本質(zhì)上的無(wú)害、無(wú)限和總是可用的特點(diǎn)。自從90年代初期SERS系統(tǒng)被提出[1-3],大量的數(shù)值和實(shí)驗(yàn)工作以及系統(tǒng)優(yōu)化的工作被記錄在文獻(xiàn)里[4、5]。各種各樣的實(shí)驗(yàn)性研究[6]考察了運(yùn)行工況的影響例如發(fā)電機(jī)溫度、蒸發(fā)溫度和冷凝溫度、幾何條件如面積比率(噴射器橫截面面積比率),噴嘴出口的距離與恒定管進(jìn)口距離比、系統(tǒng)工況如制冷劑和集流系統(tǒng)的表現(xiàn)等方面提供了大量的實(shí)驗(yàn)

4、數(shù)據(jù)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)參考。其他的研究人員已經(jīng)提出了數(shù)值方法模擬該系統(tǒng)并研究了系統(tǒng)性能各參數(shù)的影響[12]。關(guān)于系統(tǒng)優(yōu)化的研究主要集中在各種聯(lián)合制冷系統(tǒng)的性能改進(jìn)上[13]。精確的SERS系統(tǒng)性能預(yù)報(bào)是空調(diào)系統(tǒng)最優(yōu)控制與節(jié)能運(yùn)行的一個(gè)重要的前提下。眾多的預(yù)測(cè)技術(shù),主要包括熱力學(xué)法、動(dòng)態(tài)法、集總參數(shù)法,可用能分析法和使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)SERS系統(tǒng)的性能。動(dòng)態(tài)法被廣泛地接受了，作為一種預(yù)測(cè)技術(shù),它可以描繪系統(tǒng)變化的細(xì)節(jié)而集總參數(shù)法則提供了一個(gè)很好的方式來(lái)處理現(xiàn)實(shí)情況中的復(fù)雜問(wèn)題。動(dòng)態(tài)法相比其他模型

5、的優(yōu)勢(shì)在于它能將系統(tǒng)發(fā)生的阻塞，混亂，混合等現(xiàn)象模型化,能夠給予系統(tǒng)質(zhì)量流動(dòng)方面詳細(xì)的數(shù)據(jù)。在本文中，集總參數(shù)法結(jié)合動(dòng)力學(xué)模型被用于預(yù)測(cè)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)性能。-12-中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院《論文翻譯》報(bào)告2系統(tǒng)描述SERS系統(tǒng)如圖1所示。它包括兩個(gè)循環(huán),一是太陽(yáng)能收集循環(huán)是制冷系統(tǒng)(ERS)的主要的能源,另一個(gè)是制冷循環(huán)為用戶(hù)提供可靠制冷。太陽(yáng)能收集循環(huán)系統(tǒng)主要有,一個(gè)貯熱水箱,一個(gè)輔助加熱器和一臺(tái)循環(huán)泵。輔助加熱器處于貯熱水箱和制冷循環(huán)的蒸發(fā)器之間，當(dāng)貯熱水箱中熱水溫度不足以驅(qū)動(dòng)制冷循環(huán)時(shí)，輔

6、助加熱器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。制冷循環(huán)包括兩個(gè)子回路系統(tǒng):制冷子系統(tǒng)和再回收子系統(tǒng)。在制冷子系統(tǒng)中,制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)器,噴射器，冷凝器和循環(huán)泵,最后流回了蒸發(fā)器并為噴射器提供高壓流體。在再熱循環(huán)子系統(tǒng)中,制冷劑流經(jīng)引射器、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器,然后又回到噴射器提供制冷劑所需制冷容量。制冷循環(huán)最重要的部分是其噴射器(圖2),它由主噴嘴,副噴嘴，混合腔和擴(kuò)散腔組成。主流液體首先通過(guò)漸縮管速度達(dá)到超音速,帶動(dòng)來(lái)自蒸發(fā)器中被蒸發(fā)的液體(以下簡(jiǎn)稱(chēng)引流液)進(jìn)入混合室從而兩液體混合。在擴(kuò)散腔，混合后的流體速度下降,壓力升高至凝汽

7、器壓力。-12-中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院《論文翻譯》報(bào)告3.數(shù)學(xué)模型由于是太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng),SERS系統(tǒng)的性能不僅與噴射器的幾何參數(shù)有關(guān),而且與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有關(guān)。把上述條件考慮在內(nèi),一種集總參數(shù)學(xué)法結(jié)合動(dòng)態(tài)模型的方法,探討了SERS系統(tǒng)的性能。該實(shí)驗(yàn)采用環(huán)保制冷劑R134a作為工作介質(zhì)，并以上海的氣象條件作為建模基礎(chǔ)。其設(shè)計(jì)的制冷能力為6KW，蒸發(fā)溫度為8℃，一面積為15㎡真空管被用于調(diào)查研究。3.1噴射器性能建模噴射器的主要幾何參數(shù)如圖2。噴射器性能預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)模型,與處于恒定管前段的漸縮管類(lèi)似16]被N

8、ISTREFPROP(6.01版)[17]引用來(lái)實(shí)現(xiàn)當(dāng)真實(shí)氣體通過(guò)時(shí)的系統(tǒng)性能分析。假設(shè)進(jìn)入噴射器的既有主流又有引流，則其遵循下列氣體動(dòng)力學(xué)方程：對(duì)于一個(gè)給定的噴射器，其射流范圍是已知的，其馬赫數(shù)和漸縮管出口壓力可由公式（2）和（3）求得。假設(shè)引流液和主流在y-y處混合，則其形成的“動(dòng)態(tài)咽喉”可使引流液的Mey=1.當(dāng)給定進(jìn)口壓力Pe時(shí)，引流液在混合腔的壓力可通過(guò)公式（3）求得。同時(shí)，假設(shè)主流與引流在混合腔內(nèi)y-y處壓力相同，