本文關(guān)鍵詞：VM循環(huán)熱泵系統(tǒng)性能仿真分析與優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： VM循環(huán)熱泵 部件建模 熱力學(xué)計(jì)算 性能仿真分析 系統(tǒng)優(yōu)化

【摘要】：中國(guó)是世界最大的能源消費(fèi)國(guó),充分利用余熱資源,對(duì)于緩解能源危機(jī)具有重要意義。VM循環(huán)熱泵作為熱能驅(qū)動(dòng)的熱泵技術(shù),在小容量應(yīng)用范圍內(nèi)具有很好的應(yīng)用前景。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的性能系數(shù)比理論計(jì)算值偏小,因此本文采用數(shù)學(xué)建模、Matlab軟件編程等方法,對(duì)余熱驅(qū)動(dòng)VM循環(huán)熱泵進(jìn)行系統(tǒng)性能仿真分析與優(yōu)化。首先建立VM循環(huán)熱泵的部件模型并確定其結(jié)構(gòu)參數(shù),在給定熱泵工況下,計(jì)算得到理論熱泵性能系數(shù)為2.4,理論?效率為0.23。如考慮回?zé)釗p失、流阻損失、穿梭損失、泵氣損失、換熱器換熱損失以及冷量損失等,實(shí)際熱泵性能系數(shù)為1.5,實(shí)際?效率為0.15。熱泵的理論性能系數(shù)約為實(shí)際值的兩倍,并且回?zé)釗p失、流阻損失占總損失的比例約為83%。接著對(duì)VM熱泵常用的氫氣、氦氣和氮?dú)馊N氣體工質(zhì)進(jìn)行了分析比較,結(jié)果表明氦氣在性能和安全性上都是較為理想的選擇。以氦氣為工質(zhì),在其他參數(shù)保持不變的情況下,研究特定參數(shù)對(duì)熱泵性能的影響,結(jié)果表明:熱源溫度較低時(shí),熱泵的實(shí)際?效率更大,熱源溫度在800~900K范圍內(nèi)時(shí),實(shí)際熱泵系數(shù)達(dá)到最大;循環(huán)壓力為(6~6.5)×108Pa,實(shí)際熱泵系數(shù)和?效率達(dá)到最大;在容積比約為15時(shí),實(shí)際熱泵系數(shù)和實(shí)際?效率達(dá)到最優(yōu);當(dāng)轉(zhuǎn)速在200~300rpm范圍時(shí),熱泵的實(shí)際熱泵系數(shù)以及實(shí)際?效率均為最大值。最后對(duì)VM熱泵進(jìn)行優(yōu)化分析。若以實(shí)際?效率作為目標(biāo)函數(shù),低溫余熱更適合作為熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源;若以實(shí)際熱泵系數(shù)作為目標(biāo)函數(shù),則選用中溫余熱作為驅(qū)動(dòng)熱源更合適。長(zhǎng)度短、直徑大的回?zé)崞?造成的流阻損失更小,同樣填料直徑大、孔隙率大的回?zé)崞饕鸬牧髯钃p失也更小;降低回?zé)釗p失的方法有加大換熱面積、強(qiáng)化換熱過(guò)程等;在推移活塞與汽缸間的徑向間隙為0.6×10-3m、推移活塞長(zhǎng)度為0.83m時(shí),熱泵的穿梭損失和泵氣損失之和最小。
【關(guān)鍵詞】：VM循環(huán)熱泵 部件建模 熱力學(xué)計(jì)算 性能仿真分析 系統(tǒng)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK115
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 本課題研究背景與意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容13-14
• 第2章 余熱驅(qū)動(dòng)VM循環(huán)熱泵的熱力學(xué)分析14-27
• 2.1 余熱驅(qū)動(dòng)VM循環(huán)熱泵14-16
• 2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)14-15
• 2.1.2 工作原理15-16
• 2.2 系統(tǒng)建模16-26
• 2.2.1 內(nèi)部容積16-18
• 2.2.2 汽缸18-20
• 2.2.3 活塞20-21
• 2.2.4 曲軸連桿21-22
• 2.2.5 回?zé)崞?/span>22-23
• 2.2.6 換熱器23-25
• 2.2.7 外部熱源25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 VM循環(huán)熱泵系統(tǒng)的熱力學(xué)分析27-38
• 3.1 熱泵工況下的VM熱泵理論分析27-29
• 3.2 VM循環(huán)熱泵實(shí)際過(guò)程中的損失計(jì)算29-35
• 3.3 VM循環(huán)熱泵?分析35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 VM循環(huán)熱泵系統(tǒng)性能影響分析38-49
• 4.1 工質(zhì)對(duì)VM熱泵系統(tǒng)性能的影響38-40
• 4.1.1 三種工質(zhì)的性質(zhì)38-39
• 4.1.2 三種工質(zhì)對(duì)熱泵性能的影響39-40
• 4.2 工況參數(shù)對(duì)VM熱泵系統(tǒng)性能的影響40-44
• 4.2.1 熱源溫度對(duì)系統(tǒng)性能的影響40-41
• 4.2.2 循環(huán)平均壓力對(duì)系統(tǒng)性能的影響41-42
• 4.2.3 容積比對(duì)VM熱泵性能影響42-43
• 4.2.4 轉(zhuǎn)速對(duì)熱泵性能的影響43-44
• 4.3 組合參數(shù)對(duì)VM熱泵性能的影響44-47
• 4.3.1 熱源溫度與循環(huán)壓力組合44-45
• 4.3.2 熱源溫度與轉(zhuǎn)速組合45-46
• 4.3.3 熱源溫度與容積比組合46-47
• 4.4 確定主、次要影響因素47-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第5章 VM循環(huán)熱泵系統(tǒng)的性能優(yōu)化49-55
• 5.1 過(guò)程參數(shù)的優(yōu)化49-50
• 5.1.1 最佳驅(qū)動(dòng)熱源的選取49-50
• 5.1.2 最佳循環(huán)壓力、容積比、轉(zhuǎn)速的選取50
• 5.2 回?zé)崞鞯膬?yōu)化50-52
• 5.2.1 減小流阻損失的方法51-52
• 5.2.2 減小回?zé)釗p失的方法52
• 5.3 其他部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化52-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 第6章 結(jié)論與展望55-57
• 6.1 結(jié)論55
• 6.2 展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作61-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果62-63
• 致謝63

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：884051