直膨式太阳能热泵热水系统性能的优化分析
发布时间:2020-10-12 00:12
本文在对大量中外技术文献调研的基础上,就直膨式太阳能辅助热泵技术在热水工程中的应用进行了系统分析研究。基于山东科技大学先进热泵实验室的前期研究成果,采用理论分析、数学建模与仿真分析的方法对直膨式太阳能热泵热水系统的实际运行性能及影响因素进行了综合分析,并针对直膨式太阳能热泵热水技术工程化应用发展过程中面临的显著问题开展了一系列的研究工作,主要体现在以下几个方面: 建立了直膨式太阳能热泵热水系统集中参数动态仿真模型,对典型工况下系统平均供热性能系数、压缩机耗电、热水加热耗时及集热器平均集热效率进行了仿真计算。针对青岛地区典型运行工况,利用仿真计算方法分析了直膨式太阳能热泵热水系统的变容量运行特性,深入研究了压缩机运行频率的变化对系统性能的影响,进而提出系统的变容量运行策略,从而在一定程度上缓解太阳辐射的不稳定性对直膨式系统造成的影响。 基于流体力学管道阻力计算理论,结合直膨式太阳能热泵系统的运行原理及特点,对太阳能集热/蒸发器进行了流动阻力计算,并由此对集热器的连接方式进行了比较分析。计算结果表明,集热器采用双管跨越式连接时,其内工质流动压降最为合理,此连接方式可应用于工程型直膨式太阳能热泵热水系统,从而实现系统中集热器的优化布置。 以连续性方程和动量方程为基础,建立了U型及Z型布置时集热器分、汇流集管的速度微分方程,在集管摩擦阻降远低于支管总阻降的条件下,得出集管压力分布及支管流量分布解析式,对比了两种布置条件下集热器流量分布特性,分析了影响集热器流量分布的主要因素,进而提出相关优化策略,以实现集热器流量的均匀分布。 分别针对单层盖板及裸板式集热器,计算其有效吸热量、集热效率,对比分析了两种情况下系统集热性能及影响因素,提出压缩机与集热器联合控制策略,将有、无透明盖板的集热器应用于同一系统,从而提高系统在低气温、高风速及太阳辐射较弱工况下运行的经济性,同时保证集热器与压缩机的动态匹配,以实现系统的高性能运行。 通过对直膨式太阳能热泵热水系统比较深入的分析,为太阳能热泵技术在热水工程领域的应用和推广提供了必要的理论和技术支持,加速了其产业化进程。
【学位单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2010
【中图分类】:TK513
【部分图文】:
太阳能热泵多功能复合机 (SolarAssistedHeatP切mp咖lti浪 mctionMac肠血e,sAHpM)。该系统集冬季供暖、夏季空调以及一年四季提供生活热水等多种功能于一体,是一种新型绿色环保节能装置,其系统原理图如图2一1所示。下面分别对系统几种运行模式的工作原理进行简单介绍。压缩机室氛室内机膨胀阀2平板集热器膨胀阀1图2一 1SAHPM系统原理图Fig.2一 1ThestructLlrePrineiPledrawingofSAHPMsystem
积来满足系统的匹配要求,必然会增加系统的成本。为了有效降低系统成本,提高系统运行的经济性,在课题的研究中,采用结构简单、价格低廉的裸板式太阳能集热器(如图2一2)来代替原有系统中的真空管式集热器,集热板的上表面涂刷光谱选择性材料,且不设有任何透明盖层或保温材料。与真空管集热器相比,它的集热效率虽然较低,但在蒸发温度相对较低的情况下,对系统整体的运行性能影响不大;且在没有太阳的时候,真空管式集热器己无法吸热,而裸板式集热器可以从空气中吸收热量,提高了系统在阴天时的运行性能,从而最大限度地发挥系统的经济性。主要结构参数:集热管内径DIOmrn集热管间距牙150mrn集热板导热系数斗384W/(m·K)集热板厚度辱集热板吸收率a0.SIDm集热板发射率50图2一2裸板式太阳能集热器Fig.2一 2Bare一 PlatesolarCollectorSAHPM热泵系统相对于普通空气源热泵而言,除了用户端冷热负荷和室外环境的随机变化外,太阳能本身的非线性、无规律波动性更加大了系统运行工况的复杂性,按设计工况确定的集热器面积与压缩机容量往往是不匹配的。为有效提高SAHPM系统的热力性能
为“可用能”、“火用”),是能够代表能量中“量”和“质”统一部分的物理量,它是指在给定的环境条件下,能量中可以最大限度地转变为有用功的那一部分。图2一5为系统运行过程的有效能流程及各部件的有效能损失示意。由此图可见有效21
【参考文献】
本文编号:2837333
【学位单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2010
【中图分类】:TK513
【部分图文】:
太阳能热泵多功能复合机 (SolarAssistedHeatP切mp咖lti浪 mctionMac肠血e,sAHpM)。该系统集冬季供暖、夏季空调以及一年四季提供生活热水等多种功能于一体,是一种新型绿色环保节能装置,其系统原理图如图2一1所示。下面分别对系统几种运行模式的工作原理进行简单介绍。压缩机室氛室内机膨胀阀2平板集热器膨胀阀1图2一 1SAHPM系统原理图Fig.2一 1ThestructLlrePrineiPledrawingofSAHPMsystem
积来满足系统的匹配要求,必然会增加系统的成本。为了有效降低系统成本,提高系统运行的经济性,在课题的研究中,采用结构简单、价格低廉的裸板式太阳能集热器(如图2一2)来代替原有系统中的真空管式集热器,集热板的上表面涂刷光谱选择性材料,且不设有任何透明盖层或保温材料。与真空管集热器相比,它的集热效率虽然较低,但在蒸发温度相对较低的情况下,对系统整体的运行性能影响不大;且在没有太阳的时候,真空管式集热器己无法吸热,而裸板式集热器可以从空气中吸收热量,提高了系统在阴天时的运行性能,从而最大限度地发挥系统的经济性。主要结构参数:集热管内径DIOmrn集热管间距牙150mrn集热板导热系数斗384W/(m·K)集热板厚度辱集热板吸收率a0.SIDm集热板发射率50图2一2裸板式太阳能集热器Fig.2一 2Bare一 PlatesolarCollectorSAHPM热泵系统相对于普通空气源热泵而言,除了用户端冷热负荷和室外环境的随机变化外,太阳能本身的非线性、无规律波动性更加大了系统运行工况的复杂性,按设计工况确定的集热器面积与压缩机容量往往是不匹配的。为有效提高SAHPM系统的热力性能
为“可用能”、“火用”),是能够代表能量中“量”和“质”统一部分的物理量,它是指在给定的环境条件下,能量中可以最大限度地转变为有用功的那一部分。图2一5为系统运行过程的有效能流程及各部件的有效能损失示意。由此图可见有效21
【参考文献】
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本文编号:2837333
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