發(fā)布時間：2017-10-14 22:45

  本文關鍵詞：復疊式中高溫空氣源熱泵系統(tǒng)的特性研究

  更多相關文章： 復疊熱泵 中高溫熱泵 空氣源熱泵 三通道套管殼管式冷凝蒸發(fā)器 雙通道翅片管蒸發(fā)器

【摘要】：針對常規(guī)空氣源熱泵在低溫環(huán)境下不能滿足中高溫加熱的需求,本文提出了一種可適應較大加熱水溫和環(huán)境溫度變化的復疊式中高溫空氣源熱泵系統(tǒng),在復雜的變工況條件下,機組兩壓縮機都運行在壓縮機安全運行界限內(nèi),機組可安全高效運行。通過設置雙通道式翅片管蒸發(fā)器和三通道殼管套管式冷凝蒸發(fā)器,該系統(tǒng)的低溫級循環(huán)和高溫級循環(huán)相對獨立,該熱泵機組可復疊運行、單級單獨運行、單級聯(lián)合運行等多種運行模式,從而滿足不同的工況和用戶需求�；趬嚎s比2-8、排氣溫度小于110℃、冷凝溫度大于20℃的單級循環(huán)運行界限,對系統(tǒng)進行了熱力計算分析,確定了系統(tǒng)兩單級循環(huán)運行范圍。熱力分析結果表明,蒸發(fā)溫度較低,單級循環(huán)最高冷凝溫度較低,且隨蒸發(fā)溫度降低,最高冷凝溫度逐漸減�。恢虚g溫度對復疊熱泵循環(huán)運行界限影響較大,當該復疊熱泵以以最佳制熱能效比對應的中間溫度運行時,其安全運行范圍較小,在合適范圍內(nèi),以恒定中間溫度的方式運行,可明顯擴大復疊熱泵循環(huán)的運行界限；固定中間溫度20℃進行熱力計算,得到該復疊熱泵循環(huán)運行范圍為：低溫級循環(huán)蒸發(fā)溫度-20℃～0℃,高溫級循環(huán)冷凝溫度40℃～75℃。根據(jù)機組的設計選型,對系統(tǒng)進行了數(shù)值建模及仿真計算,模擬得到該復疊熱泵循環(huán)的運行范圍為：環(huán)境溫度-10℃～12℃,入水溫度35℃～65℃。依據(jù)單級循環(huán)和復疊循環(huán)的運行界限分析結果,通過單級循環(huán)和復疊熱泵循環(huán)的切換,該機組可滿足空氣源熱泵的全部工況要求。隨著入水溫度的降低和環(huán)境溫度的升高,復疊熱泵循環(huán)制熱能效比增大；復疊熱泵循環(huán)制熱量只和入水溫度有關,且隨入水溫的的升高而減小。環(huán)境溫度-10℃、進水溫度65℃工況下,復疊熱泵循環(huán)制熱量為11.5kW,制熱能效比為2.05。設計工況下,復疊熱泵循環(huán)中間溫度變化范圍為12℃～15℃,中間溫度越高,制熱量和制熱能效比越大。基于以上分析,本文分別以制熱量優(yōu)先、制熱能效比優(yōu)先和機組壽命優(yōu)先為目標,制定了機組的三種運行策略,并對比分析了三種運行策略的加熱時間、耗電量和綜合制熱能效比等性能參數(shù)。
【關鍵詞】：復疊熱泵 中高溫熱泵 空氣源熱泵 三通道套管殼管式冷凝蒸發(fā)器 雙通道翅片管蒸發(fā)器
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU83
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 主要符號表16-17
• 1 緒論17-28
• 1.1 課題研究背景及意義17-19
• 1.2 高溫熱泵工質(zhì)的研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.1 純工質(zhì)的研究20-21
• 1.2.2 混合工質(zhì)的研究21-22
• 1.3 大溫升熱泵系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀22-26
• 1.3.1 多級壓縮熱泵的研究23-24
• 1.3.2 單級壓縮自然復疊熱泵的研究24
• 1.3.3 復疊式熱泵的研究24-25
• 1.3.4 單、雙級耦合熱泵的研究25
• 1.3.5 多級串聯(lián)熱泵的研究25-26
• 1.3.6 組合式熱泵的研究26
• 1.4 高溫熱泵系統(tǒng)部件的研究現(xiàn)狀26-27
• 1.5 課題的提出和主要研究內(nèi)容27-28
• 2 復疊式中高溫熱泵系統(tǒng)的熱力計算及分析28-51
• 2.1 復疊熱泵循環(huán)的工質(zhì)篩選30-33
• 2.2 單級循環(huán)運行界限確定33-38
• 2.2.1 R410A循環(huán)運行界限確定及性能分析35-36
• 2.2.2 R134a循環(huán)運行界限確定及性能分析36-38
• 2.3 復疊熱泵循環(huán)的運行界限確定及熱力性能分析38-46
• 2.3.1 復疊熱泵循環(huán)中間溫度的分析38-40
• 2.3.2 最優(yōu)制熱能效比的復疊熱泵循環(huán)40-42
• 2.3.3 中間溫度恒定的復疊熱泵循環(huán)42-46
• 2.4 復疊式中高溫空氣源熱泵系統(tǒng)運行模式46-49
• 2.4.1 制熱量優(yōu)先的復疊熱泵系統(tǒng)運行模式47-48
• 2.4.2 制熱能效比優(yōu)先的復疊熱泵系統(tǒng)運行模式48-49
• 2.5 本章小結49-51
• 3 復疊式中高溫空氣源熱泵系統(tǒng)的設計51-65
• 3.1 系統(tǒng)形式的確定51-53
• 3.2 設備的選型計算53-63
• 3.2.1 壓縮機的選型53-55
• 3.2.2 雙通道翅片管蒸發(fā)器的選型計算55-60
• 3.2.3 三通道殼管套管冷凝蒸發(fā)器的設計計算60-61
• 3.2.4 高溫級冷凝器的選擇61
• 3.2.5 節(jié)流裝置的設計選型61-62
• 3.2.6 管路的設計62
• 3.2.7 充注量的確定62-63
• 3.2.8 其他輔助設備的選型63
• 3.3 復疊空氣源熱泵熱水機組設備表63-64
• 3.4 本章小結64-65
• 4 復疊式中高溫空氣源熱泵機組的仿真模型65-82
• 4.1 模型的建立65-71
• 4.1.1 制冷劑和載冷劑物性的計算模型65-66
• 4.1.2 壓縮機模型66-68
• 4.1.3 冷凝器換熱模型68-69
• 4.1.4 蒸發(fā)器換熱模型69-70
• 4.1.5 冷凝蒸發(fā)器換熱模型70-71
• 4.1.6 膨脹閥模型71
• 4.2 模型中相關參數(shù)的計算71-74
• 4.2.1 管內(nèi)單相流動換熱關聯(lián)式71-72
• 4.2.2 管內(nèi)冷凝的換熱關聯(lián)式72
• 4.2.3 管內(nèi)蒸發(fā)的換熱關聯(lián)式72-73
• 4.2.4 空氣側換熱對流換熱關聯(lián)式73-74
• 4.2.5 析濕系數(shù)的求解74
• 4.3 部件與系統(tǒng)的算法流程74-80
• 4.3.1 蒸發(fā)器的算法流程74-75
• 4.3.2 冷凝器的算法流程75-76
• 4.3.3 冷凝蒸發(fā)器的算法流程76-77
• 4.3.4 單級循環(huán)算法流程77-78
• 4.3.5 低溫級定頻的復疊熱泵循環(huán)算法流程78-79
• 4.3.6 低溫級變頻的復疊熱泵循環(huán)算法流程79-80
• 4.4 本章小結80-82
• 5 復疊式中高溫空氣源熱泵系統(tǒng)仿真及分析82-98
• 5.1 R134a單級循環(huán)仿真結果分析82-85
• 5.1.1 R134a單級循環(huán)運行范圍82-84
• 5.1.2 R134a單級制熱循環(huán)性能84-85
• 5.2 R410A單級循環(huán)仿真結果及分析85-88
• 5.2.1 R410A單級循環(huán)運行范圍86-88
• 5.2.2 R410A單級制熱循環(huán)性能88
• 5.3 復疊熱泵循環(huán)仿真結果及分析88-96
• 5.3.1 復疊熱泵循環(huán)運行范圍89-91
• 5.3.2 復疊熱泵循環(huán)的性能91-93
• 5.3.3 中間溫度對復疊熱泵循環(huán)的影響93-95
• 5.3.4 冷凝蒸發(fā)器面積對復疊熱泵循環(huán)的影響95-96
• 5.4 復疊式中高溫空氣源熱泵的運行范圍匯總96-97
• 5.5 本章小結97-98
• 6 復疊式中高溫空氣源熱泵機組的運行策略分析98-106
• 6.1 制熱量優(yōu)先的運行控制策略98-99
• 6.2 制熱能效比優(yōu)先的控制策略99-101
• 6.3 機組壽命優(yōu)先的運行策略101-102
• 6.4 運行策略對比分析102-105
• 6.5 本章小結105-106
• 7 總結與展望106-108
• 7.1 主要研究成果106-107
• 7.2 工作展望107-108
• 致謝108-109
• 參考文獻109-113
• 附錄113

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本文編號：1033614