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原文传递汽车废热驱动喷射式制冷系统关键技术研究

论文题名：	汽车废热驱动喷射式制冷系统关键技术研究
关键词：	汽车空调系统;喷射式制冷;废热驱动;工作流程
摘要：	汽车尾气是导致雾霾天气的重要原因之一，利用汽车废热驱动喷射式制冷是一种新颖的汽车节能减排思路。通过制冷剂吸收汽车尾气、水箱等废热驱动喷射循环，利用制冷剂汽-液相变放热和液-汽相变吸热，完成汽车驾乘空间的温度调节，无需额外消耗燃料，为能源循环利用开辟了一条新途径。本文针对制约喷射式制冷发展的关键科学问题进行研究，不仅具有重要的理论价值，而且对节能环保也具有重要意义。主要研究工作如下: 　　研制了基于热管的喷射式制冷发生器，并建立了针对废热多工况的面向控制的热回收模型。首先通过实验分析发动机在不同模拟载荷下汽车废热的状态，根据实验数据设计了基于热管的废热回收装置，用作喷射式制冷发生器，同时提出一种对针对热管换热器的混合建模方法。通过大量实验数据，分别验证了在不同工况下预测模型的准确性，同时分析了发动机转速、不同热管数量和排布对于热回收效率的影响。根据研究内容得出汽车废热的可回收量和变化规律，为喷射式制冷平台及其发生器设计提供了基础数据。　　研究得出了喷射器粗糙度影响其性能的规律，建立了考虑粗糙度、能量损失的校正喷射器一维模型。针对喷射器对摩擦敏感和一维建模中等熵效率值假设情况，通过CFD仿真，探究了喷射器各部件的粗糙度与喷射器性能的关系，同时确定了喷射器部件效率值及损失系数，提高了现阶段一维理论模型的精度，为喷射式制冷系统的设计和控制提供依据。搭建了喷射器性能测试平台，用于验证校正后的喷射器模型。采用可更换部件的喷射器，通过使用不同粗糙度的喷嘴，验证上述仿真中摩擦对喷射器性能的影响以及摩擦损失系数确定后模型的精确度。　　研究了NXP和AR与喷射器性能之间的内在规律，得到了喷射器最优几何参数的判定方法。采用CFD数值计算方法模拟并分析了不同工况下各几何参数对喷射器性能的影响。基于CFD数据确定了喷射器几何参数与喷射器工况参数的关系，并通过上述关系得到了最优几何尺寸与工况参数的关系式，得到针对复杂工况的喷射器最优几何尺寸的判定方法。　　提出一种多模废热驱动汽车空调制冷方案，建立了面向控制的系统模型。针对汽车在启动和低速阶段汽车废热量不够充足的问题，提出一种喷射器-压缩机混合制冷系统:在废热量低时，汽车空调运行在压缩机工作模式;当废热量逐渐增加，喷射器和压缩机同时运行，节省一部分能量;当废热量充足时，系统完全工作在喷射式制冷模式，减少大量能量消耗。同时，根据上述混合制冷系统，提出一个面向控制的模型，为混合系统的进一步研究提供基础。　　搭建废热驱动喷射式制冷系统的实验平台，并进行了废热制冷实验研究。主要包括变工况废热模拟系统、压缩式制冷循环和喷射式制冷循环三个子系统。喷射式空调循环系统又包括多参数可变喷射器、循环泵、冷凝器和蒸发器等部分。深入测试不同粗糙度、不同几何尺寸和不同工况下的混合系统的运行性能。同时，验证上述喷射器模型、最优几何尺寸判定方法及面向控制的模型的精确性，为系统控制方案的制定提供基础。
作者：	张海伦
专业：	检测技术与自动化装置
导师：	贾磊;王雷
授予学位：	博士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文