太阳能高效利用的新型喷射-压缩复合制冷循环机理研究

Solar ejection-compression refrigeration cycle powered by clean energy has energy-saving potential and good stability. It is promising for it meets the requirement of energy saving. However, it has low thermal efficiency and consumes a lot of solar heat energy, leading to large solar collector and high cost. It is limited by this disadvantage. To solve this problem, a novel ejection-compression refrigeration cycle is proposed. It can work with less quantity of solar heat and has a higher heat efficiency, lower cost, smaller size, and good practicability. In this project, a reliable cycle model will be established (ejector will be modeled with modified artificial neural network method). Consequently, the cycle mechanism can be revealing, including the coupling mechanism between ejector and compressor, the coupling mechanism between solar radiation and refrigeration system, and the mass flow and energy flow rule. Further, An experimental rig will be set up to study the novel cycle, collect the operating parameters, verify and understand the complicated coupling mechanism of this cycle, and compare it to conventional Solar ejection-compression refrigeration cycle using performance indicators, including thermal efficiency. The above work will enable the practical application of this ejection-compression cycle. And the result can also be used to direct other hybrid refrigeration cycle driven by electric energy and heat energy.

太阳能喷射-压缩制冷循环可利用清洁能源、节约电能、系统稳定，在节能减排要求越来越高的当下，具有很大潜力。但现有太阳能喷射-压缩制冷技术有一个未引起重视的缺点，即所需热能多、导致集热器面积大、场地要求高、造价高，限制了其实用性。针对此，申请者拟提出一种新型太阳能喷射-压缩制冷循环，只需少量太阳能即可运行，具有太阳能利用率高，结构紧凑，造价低廉，实用性强的优点。本项目拟开展如下工作：建立可靠的循环模型（其中喷射器建模采用改进的人工神经网络技术）；深入揭示循环机理，包括喷射器与压缩机耦合机理、太阳辐射与系统耦合规律、循环能量流、质量流分布方法；建立太阳能高效利用的新型喷射-压缩复合制冷循环的实验系统，实验研究并验证循环机理，实验对比本循环与传统喷射-压缩循环的热效率等参数，验证本循环的先进性。上述工作将为本循环的实用化铺平道路，且循环机理与构建方式还可指导其它热-电联合驱动制冷循环。

在碳中和与节能减排引起全球关注的今天，太阳能喷射-压缩制冷循环利用清洁能源，具有节约电能、系统稳定的特点，应用潜力较大。但现有太阳能喷射-压缩制冷技术有一个未引起重视的缺点，即所需热能多、导致集热器面积大、场地要求高、造价高，限制了其实用性。基于此，项目负责人提出了一种新型太阳能喷射-压缩制冷循环，只需少量太阳能即可运行，具有太阳能利用率高，结构紧凑，造价低廉，实用性强的优点。并在项目中进行了研究。.本项目开展如下工作：建立了可靠的循环模型，其中喷射器建模采用改进的人工神经网络技术，误差控制在2%以内；深入揭示了循环机理，包括喷射器与压缩机耦合机理、太阳辐射与系统耦合规律、循环能量流、质量流分布方法，新循环将传统喷射-压缩循环中喷射器和冷凝器中的㶲损分别从13.96kW和10.20kW降为1.40kW和5.36kW，而压缩机㶲损仅从6.13kW上升为6.88kW；建立太阳能高效利用的新型喷射-压缩复合制冷循环的实验系统，实验研究并验证循环机理。上述工作将为本循环的实用化铺平道路，且循环机理与构建方式还可指导其它热-电联合驱动制冷循环。.在研究中，总结各阶段研究成果，共发表论文13篇，其中第一/通讯作者的SCITOP论文9篇；申请发明专利10项，授权专利5项；完成发明专利转化三项。参加国内学术会议/活动7次，国际会议1次，并做报告；毕业硕士研究生5人。共计使用经费14.9万元，超过经费预算的50%，满足结题要求。