我国能耗总量（标煤）已从1990年的98703万t增加到2014年的426000万t，占世界能耗总量的20%以上，已成为世界上能耗量最大的国家［1-2］。在我国的能耗结构中，制冷空调的能耗占总能耗的20%，制冷空调的节能就显的十分必要。因此，发展以太阳能、废热、地热能等低品位能源作为驱动能源的蒸汽喷射式制冷系统，得到了大力支持与肯定。

喷射器是太阳能喷射制冷系统的核心部件，因此提高喷射器的工作性能，对喷射制冷系统来讲至关重要。蒸汽喷射制冷系统运行过程中，喷射器运行参数的变化将会对喷射器的工作性能造成很大影响［3-7］，本文通过单因素分析法对喷射器的工作蒸汽压力、引射蒸汽压力和混合蒸汽出口压力进行分析，得到对喷射器内部流场和喷射系数影响的一般规律，对喷射器的实际工程应用起到一定的指导作用。

1 模型建立与CFD数值模拟

（1）喷射器原理与结构设计。处于高压状态的工作蒸汽经拉法尔喷嘴绝热膨胀，在喷嘴出口处形成低压高速气流，卷吸处于低压状态的引射蒸汽。之后，工作蒸汽与引射蒸汽在等压和等面积混合室进行充分的动量与能量交换，逐步形成单一均匀的混合蒸汽，经扩压室减速增压后进入制冷系统中的冷凝器冷凝放热，维持制冷循环。引射蒸汽的质量流量与工作蒸汽的质量流量的比值称为喷射器的喷射系数，是表征喷射器的工作性能的重要指标。喷射器的工作参数为：工作蒸汽温度为93℃，饱和压力为3.5905MPa；引射蒸汽温度为7℃，饱和压力为0.3742MPa；出口混合蒸汽温度为37℃，饱和压力为0.936MPa。根据蒸汽喷射制冷系统制冷需求、系统工质的热力学参数及喷射器的工作参数，依据气体动力学函数法［8］初步设计的蒸汽喷射器模型如图1所示。

（2）CFD 数 值 模拟。工作介质在蒸汽喷射器内部流动时满足质量、动量和能量守恒方程：

  

图1 蒸汽喷射器模型图

 

1-喷嘴；2-等压混合室；3-等面积混合室；4-扩压室

 

 

式中：ρ为密度；t为时间；V为速度向量；p为压强；h为比焓；q为单位质量气体所吸入的热量。

工作蒸汽压力、引射蒸汽压力和混合蒸汽出口压力作为本文待优化的运行参数，以喷射系数为优化指标，通过单因素敏感度分析，即保持其他结构参数不变，研究单一运行参数的改变对喷射系数的影响规律，如图2～图8所示。

决定场地稳定性的因素主要为地层岩性和地质构造。岩性条件对填埋场选址至关重要，场地应尽量选在以细小颗粒为主的松散岩层或坚硬岩层基础上，岩性适合为更新统粘土、粉质粘土以及板溪群、冷家溪群变质砂岩、板岩或致密的花岗岩，基岩风化程度最好为中风化～微风化，不宜为较粗颗粒的砂、砾石以及壶天群、棋子桥组等溶洞发育的灰岩区，以保证场地基础及边坡的稳定性；选址应选择在无活动断裂、充水断裂、地震活动的地区，活动断裂会造成地面不均匀沉降，威胁场地基础稳定性，充水断裂会大大增加地下水渗透性，增加场地基础建设难度。

2 单因素敏感度分析

利用有限元处理软件ANSYS15.0平台下Geometry模块和Mesh模块对喷射器进行计算模型的建立和网格划分。喷射器的网格划分采用自适应性更强的四面体非结构化网格，并在喷嘴喉部和喷嘴出口处流场变化梯度比较大的区域进行网格加密处理，网格数总计72945个。在Fluent求解器中导入划分好网格的计算模型并进行求解设置：流体在喷射器内部为湍流可压缩流动，采用realizable k-ε湍流模型，近壁面采用增强壁面函数处理。喷射器进口和出口边界条件均设置为压力入口和压力出口，其余与流体接触的固体壁面采用无滑移边界条件与绝热边界条件。制冷剂R134a在喷射器内为等熵绝热流动，按理想饱和蒸汽处理，其密度为14.419kg/m3，比热为 883J/（kg·℃），导热系数 0.012W/m·K，粘度系数为1.094e-5kg/（m·s）。压力速度耦合方式选择 Coupled，动量与湍动能方程采用二阶迎风格式离散。当各变量的迭代残差小于10-3且进出口的质量流量保持守恒时，认为计算收敛。

从图2可以看出，喷射器的工作蒸汽压力在3.2905～3.8905MPa范围内增大时，喷射系数也随之增大，但是增大的趋势逐渐减缓。喷射器在工作状态下，工作蒸汽经拉法尔喷嘴绝热膨胀后在喷嘴出口处形成高速射流，形成的真空负压卷吸引射入口的低压引射蒸汽，工作蒸汽压力的增大使得喷嘴出口处的真空度增大，能更好的抽吸引射蒸汽，使得2者的混合蒸汽在混合室的动量和能量交换更加充分，喷射器模型的工作能力增强，所以喷射系数会急剧增大；但是随着工作蒸汽压力的进一步增大，喷射系数增大的趋势有所减缓。如工作蒸汽压力过高，可能会导致喷嘴出口处工作蒸汽压力与引射蒸汽压力之间压差变小，引射蒸汽被吸入的动力减小，不利于引射蒸汽的流入，因此喷射系数增加的趋势会有所减缓，从图3工作蒸汽压力变化时马赫数分布云图中可看到，随着工作蒸汽压力的进一步提升，2者混合蒸汽在混合室形成的激波链变长，模型内部蒸汽流动的能量损失增多，这也会导致喷射系数增大的趋势随工作蒸汽压力的进一步增大而逐渐减缓。

2.1 工作蒸汽压力对喷射系数的影响

保持喷射器引射蒸汽压力和混合蒸汽出口压力不变，设计 工 作 蒸 汽 压 力 分 别 为 ： （3.2905、3.3905、3.4905、3.5905、3.6905、3.7905、3.8905）MPa 7种工况，来研究工作蒸汽压力对喷射器内部流场和喷射系数的影响，如图2所示。

中国高铁发作为全球高铁市场的新进者，具有了较为成熟的技术体系，应以现有市场标准为基础，发展和推行我国高铁标准。通过宣传中国高铁的先进性、经济性等优势，提高中国高铁标准在国际市场上的知名度，抢占国际高铁行业竞争的“制高点”。此外，还应加强与两大国际铁路组织和国际标准组织的交流，为推广中国标准打下基础。

The Research on the Reform of the Teaching Mode of Accounting Specialty in the Context of Internet +——A Case Study of Corporate Tax Practice___________________MA Heng 101

保持喷射器的工作蒸汽压力和混合蒸汽出口压力不变，设计引射蒸汽压力分别为：（0.3142、0.3342、0.3542、0.3642、0.3742、0.3942、0.4142、0.4342）MPa 8 种工况， 研究引射蒸汽压力对喷射器内部流场和喷射系数的影响，如图4、图5所示。

  

图2 工作蒸汽压力对喷射系数的影响

2.2 引射蒸汽压力对喷射系数的影响

B: There is no need. He has got turkey on his back.

  

图3 工作蒸汽压力变化时马赫数分布云图

  

图4 引射蒸汽压力对喷射系数的影响

从图4可以看出，喷射器的引射蒸汽压力在 0.3142～0.4342MPa范围内增大时，喷射系数一直增大。因为随着引射蒸汽压力的增大，减小了与喷嘴出口处工作蒸汽压力间的差距，加强了工作蒸汽与引射蒸汽之间的卷吸程度，使得引射流量增加，喷射器的喷射系数增大。从图5引射蒸汽压力变化时马赫数分布云图可以看出随着引射蒸汽的增大，工作蒸汽和引射蒸汽在混合室波动更大，动量和能量交换更加充分。同时引射蒸汽压力的升高也增强了模型克服背压的能力，使得喷射器临界压力提高，增加了模型对出口背压的适应能力。

2.3 混合蒸汽出口压力对喷射系数的影响

保持工作蒸汽压力和引射蒸汽压力不变，设计混合蒸汽出 口 压 力 分 别 为 ：（0.776、0.816、0.856、0.896、0.936、0.976、1.016）MPa 7 种工 况，研究混合蒸汽出口压力对喷射器内部流场和喷射系数的影响，如图6、图7所示。

由图6我们可以得到，混合蒸汽出口压力在 0.776～0.936MPa增大时，喷射系数几乎不变； 在 0.936～1.016 MPa范围增大时，喷射系数急剧下降。这种情况说明该喷射器模型在设计工况下的临界出口背压约为0.936MPa，当出口混合蒸汽压力小于该临界压力时，喷射器的喷射系数与混合蒸汽出口压力几乎无关；当混合蒸汽出口压力大于该临界压力时，模型的喷射系数急剧下降。从图7和图8可以看出，当混合蒸汽出口压力大于临界压力0.936MPa时，在喷射器等面积混合室的后半部分出现了二次激波，有利于2种蒸汽的进一步动量与能量的交换；当混合蒸汽出口压力大于小于临界压力0.936MPa时，工作蒸汽和引射蒸汽在混合室内的动量和能量交换减弱，激波链变短。因此，在实际运行中，喷射器模型的混合蒸汽的出口压力不应大于临界压力值，以防出现喷射器工作性能降低，正常工作的情况。

  

图5 引射蒸汽压力变化时马赫数分布云图

  

图6 混合蒸汽出口压力对喷射系数的影响

  

图7 引射蒸汽压力变化时马赫数分布云图

  

图8 混合蒸汽出口压力变化时马赫数分布云图

3 结论

工作蒸汽压力在3.2905～3.8905MPa 范围内增大时，喷射系数也随之增大；引射蒸汽压力在0.3142～0.4342MPa范围内增大时，喷射系数随之增大；混合蒸汽出口压力在0.776～0.936MPa增大时，喷射系数几乎不变，在0.936～1.016MPa范围增大时，喷射系数急剧下降。

参考文献

1 罗杨.我国各地区能源消费与经济增长、产业结构关系的实证研究［D］.成都：西南财经大学硕士学位论文，2016.

2 沈霁华.我国节能减排政策的演变历程与发展趋势研究［D］.青岛：中国石油大学（华东），2014.

3 孙小国.应用于小型太阳能喷射式制冷系统的小型喷射器的试验研究［D］.上海：东华大学硕士学位论文，2008.

4 于文艳，田瑞，闫素英.喷射器流动结构和性能的数值模拟研究［J］.工程热物理学报，2012，33（011）：1881-1883.

5 邵天.蒸汽喷射器的数值模拟分析与研究［D］.邯郸：河北工业大学硕士学位论文，2013.

6 郭建.太阳能喷射制冷系统新型喷射器工作特性的研究［D］.上海：东华大学硕士，2009.

7 苑子康.喷射器的三维数值模拟研究［D］.呼和浩特：内蒙古工业大学，2015.

8 索科洛夫ED，津洛尔H.M.，喷射器.北京：科学出版社，1977.