基于组合微射流装置的喷射器、喷射制冷系统及控制方法

本申请涉及喷射制冷，特别是涉及一种基于组合微射流装置的喷射器、喷射制冷系统及控制方法。

背景技术：

1、喷射器是一种无需外部做功即可实现流体增压的设备，可替代传统蒸汽压缩式制冷系统中的压缩机，蒸发器出口的低温低压气体制冷剂(引射流)通过一股高温高压流动(主流)造成的引射效应实现加压，而后进入冷凝器、节流阀及蒸发器，完成循环流动。喷射器结构简单、易于维护，相对于压缩机系统具有潜在的成本优势，且无需依赖电网即可运行。它通常分为喷管、接受室、混合室和扩压室四部分，主流经收缩-扩张形喷管实现降压和超声速流动，并进入混合室，其周围是引射流。通过界面掺混作用，主流将能量传递给引射流，实现引射流的加速，两股流体在混合室内充分混合发展而后以均匀流状态流入扩压室。在扩压室内，流体速度降低，静压提高。

2、现有的喷射制冷系统中，喷射器的几何外形设计均基于某一给定运行工况，在该运行工况下，喷射器的性能可保持在较高水平。一旦主流上游工况改变，则喷射器内流动损失显著增大，对应性能急剧下降，典型的非理想流动结构包括混合室内的流动分离、涡结构、湍流混合等。对于以自然能源为热源的系统，如太阳能喷射制冷系统，其主流工况受环境影响，不可避免发生持续瞬时波动，造成整体运行性能低下，难以满足实际工程需求。

3、因此，如何改善喷射制冷系统，使得其能适应不同环境影响下的主流上游工况，减少喷射器内流体流动的不可逆损失，达到变工况下喷射器的高效运行，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种基于组合微射流装置的喷射器、喷射制冷系统及控制方法，可实现对喷射器中流场的精细控制，改善喷射制冷系统的整体能效系数。

2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

3、第一方面，本申请提供了一种基于组合微射流装置的喷射器，包括：收缩-扩张喷管(1)、接受室(2)、混合室(3)、扩压室(4)和引射流体入口(5)；收缩-扩张喷管(1)用于向接受室(2)通入工作流体，引射流体入口(5)用于向接受室(2)底部通入引射流体，工作流体和引射流体在混合室(3)进行混合，得到混合流体，混合流体经过扩压室(4)升压后输出；基于组合微射流装置的喷射器还包括：组合微射流装置；组合微射流装置包括若干个微射流管路；若干个微射流管路分布在混合室(3)中，用于向混合室(3)中输出微射流，微射流用于控制混合室(3)内的流场。

4、可选地，每个微射流管路上设置有对应的减压阀(6)；减压阀(6)用于在微射流管路供气端(8)压力高于收缩-扩张喷管(1)入口的工作流体压力时提供压降。

5、可选地，每个微射流管路上设置有对应的流量控制器(7)；流量控制器(7)用于对微射流管路的流量进行测量及精准控制。

6、第二方面，本申请提供了一种喷射制冷系统，包括：如前文的基于组合微射流装置的喷射器、蒸发器(9)、节流阀(10)、冷凝器(11)、工质泵(12)、气体发生器(13)和控制器；蒸发器(9)的蒸汽输出口与喷射器的引射流体入口(5)连通，蒸发器(9)的工质输入口通过节流阀(10)与冷凝器(11)的流体输出口连通，冷凝器(11)的流体输出口还通过工质泵(12)与气体发生器(13)的工质输入口连通，气体发生器(13)的气体输出口与喷射器的收缩-扩张喷管(1)的输入端连通，喷射器的扩压室(4)的输出端与冷凝器(11)的流体输入口连通；控制器分别与喷射器的组合微射流装置、冷凝器(11)连接，控制器用于根据收缩-扩张喷管(1)入口的工作流体压力和冷凝器(11)的压力，控制组合微射流装置各微射流管路的微射流流量，改变喷射器的混合室(3)内的流场。

7、可选地，控制器与喷射器的减压阀(6)连接，在微射流管路供气端(8)压力高于收缩-扩张喷管(1)入口的工作流体压力时提供压降。

8、可选地，控制器与喷射器的流量控制器(7)连接，并根据收缩-扩张喷管(1)入口的工作流体压力和冷凝器(11)的压力，对微射流管路的流量进行测量及精准控制，改变喷射器的混合室(3)内的流场。

9、第三方面，本申请提供了一种喷射制冷系统的控制方法，应用于前文的喷射制冷系统；喷射制冷系统的控制方法包括以下步骤：

10、针对任一运行工况，通过流场数值模拟或实验测量，获得不同组合微射流控制下的喷射器引射系数；所述运行工况包括收缩-扩张喷管入口的工作流体压力和冷凝器的压力。

11、通过寻优算法，获得所述运行工况下的最优组合微射流控制参数。

12、根据不同运行工况下的最优组合微射流控制参数进行参数拟合，获得组合微射流控制律。

13、基于组合微射流控制律和喷射制冷系统的当前运行工况，控制组合微射流装置各微射流管路的微射流流量，改变喷射器的混合室内的流场。

14、可选地，寻优算法为基于动态代理模型的多参数、多目标机器学习全局寻优算法或其他寻优算法。

15、可选地，组合微射流控制律为组合微射流装置各微射流管路的微射流流量组合。

16、可选地，喷射制冷系统的控制方法还包括以下步骤：在微射流管路供气端(8)压力高于收缩-扩张喷管入口的工作流体压力时，控制组合微射流装置各微射流管路的减压阀提供压降。

17、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：

18、本申请提供了一种基于组合微射流装置的喷射器、喷射制冷系统及控制方法，在传统喷射器的基础上，于喷射器的混合室中设置由若干个微射流管路组成的组合微射流装置，以向喷射器混合室中输出微射流，控制混合室内的流场。本申请通过引入主动射流控制实现对喷射器中局部流场的精细控制，减少了喷射器内流体流动的不可逆损失，达到变工况下喷射器的高效运行，从而显著改善了喷射制冷系统的整体能效系数。

技术特征：

1.一种基于组合微射流装置的喷射器，包括：收缩-扩张喷管(1)、接受室(2)、混合室(3)、扩压室(4)和引射流体入口(5)；所述收缩-扩张喷管(1)用于向接受室(2)通入工作流体，所述引射流体入口(5)用于向接受室(2)底部通入引射流体，所述工作流体和所述引射流体在所述混合室(3)进行混合，得到混合流体，所述混合流体经过所述扩压室(4)升压后输出；其特征在于，所述基于组合微射流装置的喷射器还包括：组合微射流装置；所述组合微射流装置包括若干个微射流管路；所述若干个微射流管路分布在所述混合室(3)中，用于向所述混合室(3)中输出微射流，所述微射流用于控制所述混合室(3)内的流场。

2.根据权利要求1所述的基于组合微射流装置的喷射器，其特征在于，每个所述微射流管路上设置有对应的减压阀(6)；所述减压阀(6)用于在微射流管路供气端(8)压力高于所述收缩-扩张喷管(1)入口的工作流体压力时提供压降。

3.根据权利要求2所述的基于组合微射流装置的喷射器，其特征在于，每个所述微射流管路上设置有对应的流量控制器(7)；所述流量控制器(7)用于对所述微射流管路的流量进行测量及精准控制。

4.一种喷射制冷系统，其特征在于，包括：如权利要求1-3任一项所述的基于组合微射流装置的喷射器、蒸发器(9)、节流阀(10)、冷凝器(11)、工质泵(12)、气体发生器(13)和控制器；所述蒸发器(9)的蒸汽输出口与所述喷射器的引射流体入口(5)连通，所述蒸发器(9)的工质输入口通过所述节流阀(10)与所述冷凝器(11)的流体输出口连通，所述冷凝器(11)的流体输出口还通过所述工质泵(12)与所述气体发生器(13)的工质输入口连通，所述气体发生器(13)的气体输出口与所述喷射器的收缩-扩张喷管(1)的输入端连通，所述喷射器的扩压室(4)的输出端与所述冷凝器(11)的流体输入口连通；所述控制器分别与所述喷射器的组合微射流装置、所述冷凝器(11)连接，所述控制器用于根据收缩-扩张喷管(1)入口的工作流体压力和冷凝器(11)的压力，控制所述组合微射流装置各微射流管路的微射流流量，改变所述喷射器的混合室(3)内的流场。

5.根据权利要求4所述的喷射制冷系统，其特征在于，所述控制器与所述喷射器的减压阀(6)连接，在微射流管路供气端(8)压力高于收缩-扩张喷管(1)入口的工作流体压力时提供压降。

6.根据权利要求4所述的喷射制冷系统，其特征在于，所述控制器与所述喷射器的流量控制器(7)连接，并根据收缩-扩张喷管(1)入口的工作流体压力和冷凝器(11)的压力，对所述微射流管路的流量进行测量及精准控制，改变所述喷射器的混合室(3)内的流场。

7.一种喷射制冷系统的控制方法，其特征在于，所述的喷射制冷系统的控制方法，应用于如权利要求4-6所述的喷射制冷系统；所述喷射制冷系统的控制方法包括：

8.根据权利要求7所述的喷射制冷系统的控制方法，其特征在于，所述寻优算法为基于动态代理模型的多参数、多目标机器学习全局寻优算法或其他寻优算法。

9.根据权利要求7所述的喷射制冷系统的控制方法，其特征在于，所述组合微射流控制律为所述组合微射流装置各微射流管路的微射流流量组合。

10.根据权利要求7所述的喷射制冷系统的控制方法，其特征在于，还包括：在微射流管路供气端(8)压力高于收缩-扩张喷管入口的工作流体压力时，控制所述组合微射流装置各微射流管路的减压阀提供压降。

技术总结本申请公开了一种基于组合微射流装置的喷射器、喷射制冷系统及控制方法，涉及喷射制冷技术领域，在传统喷射器的基础上，于喷射器的混合室中设置由若干个微射流管路组成的组合微射流装置，以向喷射器混合室中输出可独立调节流量的多股微射流，控制混合室内的流场。本申请通过引入主动射流控制实现对喷射器中局部流场的精细控制，减少了喷射器内流体流动的不可逆损失，达到变工况下喷射器的高效运行，从而显著改善了喷射制冷系统的整体能效系数。技术研发人员：郑占赢,曹钰,张莹受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）技术研发日：技术公布日：2024/9/29