基于現(xiàn)有氟氯烴類制冷劑的種種不足之處,二氧化碳工質(zhì)作為制冷劑的跨臨界熱泵機組對臭氧層無破壞、溫室效應潛能極小;系統(tǒng)穩(wěn)定性高、安全性好;并且具有較高的制熱能效比而引起廣泛的關(guān)注與研究。國內(nèi)二氧化碳熱泵機組基本都是集中于大型工業(yè)商業(yè)化的大型設備,而針對中小型家庭,其普及使用率還處于特別低的水平。為此需要對小型二氧化碳熱泵機組進行設計并進行相關(guān)換熱特性的實驗研究,在加深氣冷器對換熱影響理解的基礎上,能夠為今后CO₂小型化的應用普及提供相關(guān)技術(shù)支持與參考。本文從理論設計和現(xiàn)場實際應用方面開發(fā)了一套用于家庭小型CO₂熱泵系統(tǒng),并對系統(tǒng)中的主要換熱部件進行了計算選型,確定了主要設備的結(jié)構(gòu)形式,在搭建實驗臺的基礎上對相關(guān)實驗方案進行了概括。本文通過Fluent對氣體冷卻器中不同結(jié)構(gòu)形式的換熱內(nèi)管采用了數(shù)值模擬的方法進行了分析,一種模型是水平渦狀管,模擬通過改變制冷劑質(zhì)量流量及管徑的大小,分析了格拉曉夫數(shù)以及傳熱系數(shù)的變化情況及其變化產(chǎn)生的原因;另一種模型是扭曲螺旋管,研究了在不同質(zhì)量流量前提下扭距為100 mm及無扭曲狀態(tài)下的水平橢圓管管內(nèi)超臨界CO

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 二氧化碳熱泵技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 CO_2熱泵仿真系統(tǒng)的研究
        1.2.2 跨臨界CO_2熱泵系統(tǒng)氣體冷卻器的研究
        1.2.3 跨臨界CO_2熱泵系統(tǒng)回熱器的研究
    1.3 跨臨界CO_2熱泵循環(huán)效率提升的方法
    1.4 跨臨界CO_2熱泵循環(huán)強化傳熱的研究
    1.5 本文的研究內(nèi)容及意義
        1.5.1 課題研究的內(nèi)容
        1.5.2 課題研究的意義
第2章 CO_2熱泵機組主要換熱部件的計算與選型
    2.1 CO_2熱泵機組原理圖
    2.2 壓縮機的計算與選型
        2.2.1 壓縮機熱功率的計算
        2.2.2 最優(yōu)高壓值的確定
        2.2.3 壓縮機的選擇與確定
    2.3 氣冷器的設計
        2.3.1 氣冷器設計參數(shù)的確定
        2.3.2 氣冷器水側(cè)換熱系數(shù)的確定
        2.3.3 氣冷器制冷劑側(cè)換熱系數(shù)的確定
        2.3.4 氣冷器總換熱系數(shù)的確定
        2.3.5 氣冷器總換熱面積的確定
    2.4 蒸發(fā)器的設計
        2.4.1 空氣的物性
        2.4.2 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選定
        2.4.3 蒸發(fā)器管壁厚度安全性的校核
        2.4.4 空氣側(cè)換熱系數(shù)的計算
        2.4.5 管內(nèi)CO_2蒸發(fā)時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算
        2.4.6 蒸發(fā)器總換熱系數(shù)的確定
        2.4.7 蒸發(fā)器換熱面積的確定
        2.4.8 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)尺寸的確定
    2.5 回熱氣換熱面積的確定
    2.6 氣液分離器的選型設計
    2.7 風機的選型設計
    2.8 油分離器的選型設計
    2.9 本章小結(jié)
第3章 基于采用水平渦狀管的氣冷器內(nèi)CO_2換熱特性的數(shù)值模擬
    3.1 物理模型與數(shù)學模型的建立
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 數(shù)學模型
    3.2 邊界條件的設定
        3.2.1 網(wǎng)格的讀取及網(wǎng)格質(zhì)量的驗證
        3.2.2 操作條件的設置
        3.2.3 求解器的設置
        3.2.4 材料屬性的定義
        3.2.5 邊界條件的設置
        3.2.6 求解方法及初始化的設置
    3.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
    3.4 模擬結(jié)果及分析
        3.4.1 超臨界CO_2管內(nèi)冷卻換熱特性數(shù)值模擬的對比
        3.4.2 質(zhì)量流量對超臨界CO_2在水平渦狀管內(nèi)流動特性的影響
        3.4.3 管徑對超臨界CO_2在水平渦狀管內(nèi)流動特性的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于采用扭曲橢圓管的氣冷器內(nèi)CO_2換熱特性的數(shù)值模擬
    4.1 物理模型的建立
    4.2 數(shù)值模擬求解設置
    4.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
    4.4 模擬結(jié)果及分析
        4.4.1 CO_2在水平扭曲橢圓管內(nèi)的冷卻換熱特性數(shù)值模擬
        4.4.2 橢圓管的壓扁程度及扭曲程度對CO_2在管內(nèi)流動特性的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 小型CO_2熱泵系統(tǒng)實驗方案設計
    5.1 實驗系統(tǒng)的布置
        5.1.1 制冷循環(huán)系統(tǒng)
        5.1.2 水循環(huán)系統(tǒng)
        5.1.3 數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)
        5.1.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    5.2 實驗方案的設計
        5.2.1 氣密性試驗檢查
        5.2.2 實驗方案
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間所發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3731703