【摘要】：吸附式轉(zhuǎn)輪具有除濕和凈化空氣的功能,同時結(jié)構(gòu)簡單的空氣循環(huán)熱泵具有制熱量和用戶熱負(fù)荷相一致的特性。本研究將空氣循環(huán)熱泵和吸附式轉(zhuǎn)輪相結(jié)合,探究一種能夠?qū)⒐帷⒅评�、除濕以及凈化等功能集中到一起的空氣處理系統(tǒng),以達(dá)到降低能耗、提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的目的。本文提出了一種基于再生式空氣循環(huán)熱泵和吸附式轉(zhuǎn)輪除霾的凈化空氣循環(huán)熱泵系統(tǒng),由渦輪增壓器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壓縮機(jī)和膨脹機(jī),且由鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動。首先,采用有限時間熱力學(xué)法建立了一個采用鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動渦輪增壓器的空氣循環(huán)熱泵系統(tǒng)熱力學(xué)模型,將求得的解析解與相關(guān)文獻(xiàn)的理論值以及模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效的驗證。其次,搭建吸附式轉(zhuǎn)輪實驗臺考察吸附式轉(zhuǎn)輪對固體顆粒物的凈化效果,實驗測試房間空氣中固體顆粒物濃度的逐時變化來反映吸附式轉(zhuǎn)輪的凈化能力,再利用實驗室的空氣循環(huán)熱泵實驗臺對采用不同數(shù)量鼓風(fēng)機(jī)的熱泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測試。最后建立了空氣循環(huán)熱泵和吸附式轉(zhuǎn)輪聯(lián)合運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型,獲得了空氣循環(huán)熱泵制熱量與吸附式轉(zhuǎn)輪風(fēng)量間的匹配關(guān)聯(lián)式。并以純電動汽車為應(yīng)用實例,分析了凈化空氣循環(huán)熱泵系統(tǒng)的供熱性能和凈化性能。所建空氣循環(huán)熱泵系統(tǒng)熱力學(xué)模型的模擬結(jié)果表明,在氣溫由5℃降低到-25℃的室外環(huán)境條件下,熱泵制熱COP僅從1.78降至1.69,下降幅度不到5%,與傳統(tǒng)采用壓縮機(jī)和膨脹機(jī)的空氣循環(huán)熱泵相比,其性能在室外溫度大幅下降時更穩(wěn)定。同時也驗證了在室外溫度變化的情況下,系統(tǒng)的制熱量和用戶熱負(fù)荷變化一致。其次,在空氣循環(huán)熱泵實驗方面,對于單風(fēng)機(jī)驅(qū)動的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),測試發(fā)現(xiàn)渦輪增壓器的背壓不足引起渦輪增壓器效率過小,導(dǎo)致制熱量不高;而采用并聯(lián)雙風(fēng)機(jī)驅(qū)動的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),則可以通過并聯(lián)風(fēng)機(jī)的增壓提高制熱量。在吸附式轉(zhuǎn)輪除霾實驗方面,測試發(fā)現(xiàn)吸附式轉(zhuǎn)輪對霧霾有很好的凈化效果。實驗所用硅膠吸附式轉(zhuǎn)輪對不同粒徑顆粒物的吸附能力差異明顯,在相同的工況(如:空氣流量為260m~3/h,溫度18℃,濕度41%,再生溫度95℃)下,對1μm以下粒徑的凈化效率僅有21.5%,對10μm以上粒徑的凈化效率則上升為74.1%�？諝饬髁渴寝D(zhuǎn)輪凈化效率的主要影響因素,在其他條件不變的情況下,當(dāng)處理側(cè)空氣流量從260m~3/h下降到60m~3/h時,凈化效率從70.3%上升到94.6%;同時發(fā)現(xiàn)實驗所用轉(zhuǎn)輪有效除霾所需的空氣流量要小于該轉(zhuǎn)輪除濕的額定空氣流量,當(dāng)空氣流量為除濕額定流量的70%時,對霧霾的凈化效率約為82%(低于本實驗的最大實驗值)。固體顆粒物初始濃度和空氣濕度(30%~65%)等因素則對凈化效率影響不大,當(dāng)初始相對濕度提高35%時凈化效率僅提高了5%,這說明吸附式轉(zhuǎn)輪在外界環(huán)境發(fā)生變化的情況下能夠保持自身運(yùn)行的穩(wěn)定性。以PTC供熱的純電動汽車為應(yīng)用實例發(fā)現(xiàn),采用凈化空氣循環(huán)熱泵系統(tǒng)能耗更低,同時能夠兼顧車內(nèi)空間的凈化除濕。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU834.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2658886