【摘要】：二氧化碳跨臨界循環(huán)熱泵熱水機(jī)組作為新一代的熱水制取設(shè)備,在節(jié)能、環(huán)保和高效等方面具有十分顯著的優(yōu)勢,但CO_2流體在超臨界區(qū)物性參數(shù)變化劇烈和系統(tǒng)運(yùn)行壓力高等特點(diǎn)給CO_2熱泵熱水機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化增加了難度。因此,本文針對某款CO_2熱泵熱水機(jī)主要做了如下工作:(1)參考傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)的建模方法,在MATLAB中建立用于CO_2跨臨界循環(huán)各部件的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上在SIMULINK平臺(tái)中建立了系統(tǒng)的仿真計(jì)算模型;(2)在環(huán)境模擬焓差實(shí)驗(yàn)室中測試和分析了在不同環(huán)境溫度和不同出水溫度對該機(jī)組的輸入功率和制熱量等運(yùn)行參數(shù)的影響;依據(jù)測試數(shù)據(jù)修正各模型參數(shù)來提高計(jì)算精度,并擬合得到了壓縮機(jī)的漏熱系數(shù)與出水溫度和環(huán)境溫度之間的關(guān)聯(lián)式;(3)分別利用部件和系統(tǒng)仿真模型分析了機(jī)組高溫出水時(shí)氣體冷卻器的傳熱特性和其換熱面積對傳熱特性的影響,并分析在特定工況下回?zé)崞鞔笮ο到y(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的影響;經(jīng)過上述階段性工作,本文得出了如下結(jié)論:機(jī)組高溫出水時(shí)氣體冷卻器中傳熱特性的惡化主要是由于超臨界CO_2流體物性特性和水流量的影響且傳熱面積的增大能緩解該衰減現(xiàn)象但效果有限;在考慮節(jié)流損失時(shí),回?zé)崞鞔嬖谧罴训膿Q熱面積使得在特定工況下的節(jié)流損失最小、制熱量最大和系統(tǒng)能效比最大。
【圖文】：

爐耗能嚴(yán)重、能效低且產(chǎn)生較大污染等原因，國家已有明確的政燃煤鍋爐；太陽能熱水器是利用太陽能來制取熱水，環(huán)保且能效易受到環(huán)境影響；電熱水器無污染但能效低；熱泵熱水器尤其是器作為新一代的熱水制取熱備具有相當(dāng)高的制熱效率，雖然有廉的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)較低使其成本的回收周期相對可觀。因此，二在節(jié)能、環(huán)保、安全和便捷性等方面具有十分顯著的優(yōu)勢[2]。劑替代與 CO2，空氣源與地源熱泵技術(shù)或空氣源、地源與太陽能等之間的相互到了大范圍的應(yīng)用，但其中的循環(huán)工質(zhì)仍為傳統(tǒng)的制冷劑如 Ra 等。而現(xiàn)階段正處于制冷劑替代工作的關(guān)鍵階段——第四階段冷劑的大規(guī)模應(yīng)用導(dǎo)致了另一個(gè)環(huán)境問題——全球變暖，從 20內(nèi)開始了 0ODP 和低 GWP 制冷劑的開發(fā)和應(yīng)用，主要有兩個(gè)方的 0ODP 和低 GWP 的制冷劑，另一個(gè)是自然工質(zhì)，如 R290。

圖 1.2 常見制冷劑的環(huán)境特性(ODP 和 GWP)[30]Figure1.2 Environmental characteristics of common refrigerants (ODP and GWP)[4]我國已在 2007 年完成了 CFCs 的替代工作，，提前兩年半實(shí)現(xiàn)《蒙特利爾中議定的目標(biāo)。而在 2016 年世界各國在《蒙特利爾協(xié)議書》的基礎(chǔ)上圍體包括 HFCs 的削減目標(biāo)下達(dá)成的《基加利修正案》將加快新一輪的制冷作——用低 GWP 的制冷劑來替代高 GWP 的制冷劑[5]。二氧化碳作為一表 1.2 傳統(tǒng)工質(zhì)的特性對比Table1.2 Comparison of characteristics of traditional working fluids冷劑15℃時(shí)的壓力（MPa）70℃時(shí)的壓力（MPa）壓比70℃時(shí)的汽化潛熱（kJ/kg）15℃時(shí)的密（kg/m3）R134a 0.49 2.12 4.3 124 23.8R407c 0.75 3.5 4.7 107 31.9R600 0.18 0.81 4.5 307 4.5R600a 0.26 1.09 4.2 269 6.8R717 0.73 3.31 4.5 939 5.7
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU822

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本文編號(hào)：2674500