發(fā)布時間：2017-07-05 08:06

  本文關鍵詞：自然工質(zhì)熱泵系統(tǒng)設計及性能分析

  更多相關文章： 中高溫熱泵 自然工質(zhì) CO_2跨臨界 二元復疊 性能系數(shù)

【摘要】：熱泵是一項高效節(jié)能技術,但由于其輸出溫度一般較低,限制了熱泵的應用范圍,因此開展中高溫熱泵技術的研究,提高輸出溫度,有助于擴大熱泵的應用范圍。并且由于目前熱泵的常用氟利昂工質(zhì)易導致臭氧層破壞和溫室效應問題,急需尋求環(huán)境特性友好和循環(huán)性能高的中高溫熱泵工質(zhì)。因此本文開展中高溫領域的自然工質(zhì)熱泵系統(tǒng)設計及性能分析,對于提高能源利用效率和保護環(huán)境具有重要意義。作為一種自然工質(zhì),CO_2由于良好的循環(huán)特性和環(huán)保特性,成為目前熱門的替代工質(zhì)。并且由于CO_2的臨界溫度較低,因此在CO_2循環(huán)中通常采用跨臨界循環(huán)。對單級壓縮CO_2跨臨界循環(huán)熱泵的供熱量、性能系數(shù)、壓縮機排氣和運行壓力的理論分析及調(diào)節(jié)特性和循環(huán)性能的實驗研究表明:單級壓縮CO_2跨臨界循環(huán)熱泵在中高溫領域應用存在循環(huán)性能系數(shù)較低、壓縮機排氣超溫危險和系統(tǒng)運行壓力過高等問題。為解決以上問題,開展雙級壓縮CO_2跨臨界循環(huán)熱泵的研究。以中間完全冷卻雙級壓縮CO_2跨臨界循環(huán)熱泵為例,通過計算分析發(fā)現(xiàn),雙級壓縮和單級壓縮同樣存在使循環(huán)性能系數(shù)最大的最優(yōu)壓力。雙級壓縮有效提高了循環(huán)的性能系數(shù),在本文工況范圍內(nèi),性能系數(shù)提高23%~40%,有效降低了壓縮機運行壓力比,并解決了單級壓縮循環(huán)存在的排氣超溫危險問題,在本文工況范圍內(nèi),排氣溫度最高不到83℃。但同時也限制了熱泵系統(tǒng)的輸出溫度,使系統(tǒng)不適用于高溫領域。為使自然工質(zhì)熱泵循環(huán)能有效應用于中高溫領域,并考慮到自然工質(zhì)R290在工程中應用的實際效果,本文提出一種雙級壓縮CO_2跨臨界循環(huán)和單級壓縮R290循環(huán)的二元復疊熱泵系統(tǒng)。對此復疊熱泵系統(tǒng)的計算結果表明其輸出溫度在該熱泵系統(tǒng)中經(jīng)過兩次加熱后得到梯級升溫,系統(tǒng)可高效應用于中高溫領域。為進一步提高該熱泵系統(tǒng)的循環(huán)性能,針對節(jié)流損失和復疊溫差問題,研究了膨脹機在雙級壓縮CO_2跨臨界循環(huán)側和回熱器在單級壓縮R290循環(huán)側的應用。用膨脹機替代CO_2側低壓級節(jié)流閥,在本文工況范圍內(nèi),性能系數(shù)增大8.6%~12.5%,膨脹回收功最高占總耗功的6.5%,僅在R290側加入回熱器對系統(tǒng)性能的提高效果有限,在過熱度為10℃,性能系數(shù)提高1.3%。
【關鍵詞】：中高溫熱泵 自然工質(zhì) CO_2跨臨界 二元復疊 性能系數(shù)
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH38
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)11-14
• 1.2.1 中高溫熱泵國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 CO_2工質(zhì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 R290工質(zhì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本課題研究內(nèi)容14-15
• 第2章 單級壓縮CO_2跨臨界熱泵循環(huán)的理論分析與實驗研究15-32
• 2.1 單級壓縮CO_2熱泵循環(huán)15-16
• 2.2 單級壓縮CO_2跨臨界熱泵循環(huán)理論分析16-20
• 2.2.1 單級壓縮CO_2跨臨界熱泵循環(huán)16-17
• 2.2.2 循環(huán)性能分析17-20
• 2.3 單級壓縮CO_2跨臨界熱泵循環(huán)系統(tǒng)實驗研究20-31
• 2.3.1 單級壓縮CO_2跨臨界熱泵循環(huán)系統(tǒng)實驗裝置介紹20-26
• 2.3.2 實驗研究目的、內(nèi)容與步驟26
• 2.3.3 實驗結果與分析26-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第3章 CO_2/R290跨臨界雙級壓縮帶復疊循環(huán)32-46
• 3.1 雙級壓縮CO_2跨臨界熱泵循環(huán)32-37
• 3.1.1 循環(huán)介紹32-33
• 3.1.2 循環(huán)熱力學模型33-35
• 3.1.3 結果分析35-37
• 3.2 CO_2/R290跨臨界雙級壓縮帶復疊循環(huán)37-45
• 3.2.1 循環(huán)介紹38-39
• 3.2.2 循環(huán)熱力學模型39-40
• 3.2.3 循環(huán)計算分析40-45
• 3.3 本章小結45-46
• 第4章 CO_2/R290跨臨界雙級壓縮帶復疊循環(huán)系統(tǒng)改進46-55
• 4.1 假設條件46
• 4.2 帶CO_2膨脹機的CO_2/R290跨臨界雙級壓縮帶復疊循環(huán)系統(tǒng)46-51
• 4.2.1 循環(huán)介紹46-47
• 4.2.2 循環(huán)熱力學模型47-49
• 4.2.3 結果分析49-51
• 4.3 帶R290回熱器的CO_2/R290跨臨界雙級壓縮帶復疊循環(huán)系統(tǒng)51-54
• 4.3.1 循環(huán)介紹51-52
• 4.3.2 熱力學分析52-53
• 4.3.3 結果分析53-54
• 4.4 本章小結54-55
• 第5章 結論與展望55-57
• 5.1 結論55-56
• 5.2 工作展望56-57
• 參考文獻57-61
• 在學期間發(fā)表的學術論文和參加科研情況61-62
• 致謝62

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