發(fā)布時(shí)間：2020-03-19 01:10

【摘要】：經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展導(dǎo)致對(duì)能源的需求與日俱增。為解決這一問題,全球范圍都在努力研究新能源及如何節(jié)約能源。近年來,熱泵技術(shù)在全世界范圍內(nèi)倍受關(guān)注。采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量高品位能源,不同型式的熱泵廣泛應(yīng)用在工商業(yè),特別是家用供暖設(shè)備上。熱泵兼有制熱和制冷的功能,因此適用于90%的世界人口和地區(qū)。空氣源熱泵一般使用電驅(qū)動(dòng),采用空氣作為低溫?zé)嵩?具有無污染物排放的特點(diǎn),是一種公認(rèn)的節(jié)能環(huán)保供熱設(shè)備。應(yīng)用熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭供暖主要存在兩個(gè)問題:一是低溫制熱時(shí)制熱量不足,穩(wěn)定性差;二是制熱COP有待提高。制熱COP的水平直接決定其是否能夠作為取代傳統(tǒng)燃煤或燃?xì)獾募夹g(shù)方案。本文提出了一種采用自然冷源過冷的空氣源熱泵系統(tǒng),對(duì)其運(yùn)行機(jī)理和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。針對(duì)以R32為工質(zhì)的熱泵系統(tǒng),采用自然冷源主路過冷和補(bǔ)氣冷凝提高其制熱性能。并搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),從理論和實(shí)驗(yàn)的角度對(duì)其進(jìn)行研究。首先,對(duì)單級(jí)壓縮熱泵供熱性能的衰減特征進(jìn)行分析。分析壓縮過程、排氣溫度、節(jié)流過程、吸氣過熱等對(duì)系統(tǒng)的影響規(guī)律,探討熱泵效率降低的機(jī)理,研究各種因素降低的熱泵制熱性能的規(guī)律。自然冷源主路過冷和補(bǔ)氣冷凝可以改進(jìn)壓縮機(jī)的壓縮過程、降低排氣溫度等,使得循環(huán)更加接近準(zhǔn)理想熱泵循環(huán)。其次,建立了自然冷源主路過冷與補(bǔ)氣冷凝熱泵系統(tǒng)的熱力學(xué)分析模型。通過模型分析了自然冷源主路過冷與補(bǔ)氣冷凝熱泵系統(tǒng)在改進(jìn)制熱性能方面的運(yùn)行規(guī)律。自然補(bǔ)氣冷凝熱泵系統(tǒng)能提高壓縮機(jī)的指示效率與性能系數(shù),保證機(jī)組在低溫環(huán)境下運(yùn)行的穩(wěn)定性。詳細(xì)研究自然冷源主路過冷熱泵制熱系統(tǒng),該系統(tǒng)利用自然冷源主路過冷系統(tǒng)獲取過冷度,通過過冷度、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度變化計(jì)算得到排氣溫度、制熱量、指示功率、制熱COP等參數(shù)的變化規(guī)律;對(duì)輔助回路過冷系統(tǒng)各部件建立了數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了模型驗(yàn)證,分析了冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、過冷度對(duì)系統(tǒng)性能的影響,并與不同的循環(huán)型式進(jìn)行對(duì)比。再次,搭建了主路過冷與補(bǔ)氣冷凝系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)研究關(guān)鍵參數(shù)(排氣溫度、制熱量、制熱COP、過冷度與補(bǔ)氣壓力)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),主路過冷系統(tǒng)過冷度增大時(shí)排氣溫度、制熱量、制熱COP都降低,過冷度增高8℃時(shí),制熱COP降低0.13;對(duì)補(bǔ)氣冷凝系統(tǒng),過冷度增高排氣溫度、制熱量、制熱COP都降低,過冷度增高8℃時(shí),制熱COP降低0.15。最后,針對(duì)除霜的系統(tǒng)進(jìn)行過冷循環(huán)的機(jī)理進(jìn)行研究。研究利用過冷過程除去霜層對(duì)熱泵系統(tǒng)的性能影響,研究霜層的特性帶來的過冷容量及產(chǎn)生的熱泵制熱過程過冷。建立融霜過程與過冷的能量關(guān)系,從理論分析的角度闡述融霜過冷系統(tǒng)研究。
【圖文】：

本文研究的自然冷源過冷時(shí)制熱與補(bǔ)氣冷凝（見第 2-3 章的理型）和理想的熱泵制熱循環(huán)差距比較大，與逆卡諾循環(huán)也差別較大。圖 2-4 制熱 COPh隨蒸發(fā)溫度變化Figure 2-4 The variation of heating COPhwith evaporation temperature實(shí)際循環(huán)影響因素分析3.54.04.55.05.56.0-20 -15 -10 -5制熱COPh蒸發(fā)溫度/℃R32R410AR134aR717R22

圖 4-4 制熱 COP 隨過冷度的變化gure 4-4 The variation of heating COP with sub-coo泵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置原理如下圖所示。圖 42.22.42.62.83.03.23.42 4 6 8 10 12制熱COP過冷度/℃單級(jí)系統(tǒng)主路過冷系統(tǒng)補(bǔ)氣冷凝系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2589462