中高温空气能热水器性能实验与模拟研究

发布时间：2017-07-30 07:28

  本文关键词：中高温空气能热水器性能实验与模拟研究

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【摘要】：空气能热水器因其环保、安全、节能、高效等特点,正逐步在热水器市场占据一席之地。由于热泵工质和冷凝压力等的限制,热泵热水器的出水温度一般为60℃左右,因而约束了热泵热水器在一些需要70℃以上中高温热水的特殊行业的推广和应用。本文以某型号的5匹空气能热水器为对象,进行中高温空气能热水器的性能试验和模拟研究。(1)在进行不同质量比R22/R142b理论循环性能计算的基础上,利用搭建的实验系统,研究了热水器在不同环境温度下的性能变化,确定了该热水器的最高出水温度,归纳出不同制冷剂充注量对制热量、耗功率、COP、排气温度和压力的影响规律。结论表明:该热水器制取的热水温度范围为64℃~91℃,满足中高温热水的需求;充注量对制热量、耗功率和COP的影响并不大,而对压缩机的吸、排气温度和压缩比的影响比较显著,为了热泵系统性能的稳定,其最佳充注量宜为2.3kg。(2)利用CFD方法对热水器的蒸发器空气侧传热和压降特性进行模拟研究,分析了管径和风速对换热量和摩擦阻力的影响,以期筛选与热泵系统相匹配的换热器,实现机组的性能优化。模拟结果显示:随着风速的递增及管径的缩小,换热量和摩擦阻力均增加,而评价换热器性能的指标却逐渐递减;建议采用管径为7mm的蒸发器,并控制翅片间的空气流速不超过3m/s。
【关键词】：空气能热水器 中高温热水 性能试验 模拟 优化
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU822
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 研究背景和意义12-13
• 1.2 研究现状与文献综述13-16
• 1.2.1 中高温热泵工质的研究现状13-14
• 1.2.2 制冷剂充注量的研究现状14-15
• 1.2.3 小管径翅片蒸发器的研究现状15-16
• 1.3 目前研究工作的不足16-17
• 1.4 本文的主要工作17-18
• 第2章 空气能热水器混合工质理论循环计算18-28
• 2.1 非共沸混合工质简述18-20
• 2.2 理论循环计算20-23
• 2.2.1 计算条件21
• 2.2.2 计算结果21-23
• 2.3 结果分析23-26
• 2.3.1 耗功率比较23-24
• 2.3.2 供热系数比较24
• 2.3.3 供热效率比较24-25
• 2.3.4 排气温度比较25
• 2.3.5 压缩比比较25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 中高温空气能热水器性能实验研究28-44
• 3.1 实验系统28-32
• 3.1.1 实验装置简介29-31
• 3.1.2 实验工况设置31
• 3.1.3 实验步骤31-32
• 3.2 最高水温测试32-33
• 3.3 不同质量比下热泵性能测试33-38
• 3.3.1 制热量比较33-34
• 3.3.2 耗功率比较34-35
• 3.3.3 COP比较35-36
• 3.3.4 排气温度比较36-37
• 3.3.5 排气压力比较37-38
• 3.4 最佳充注量实验38-42
• 3.4.1 实验过程38-39
• 3.4.2 实验结果分析39-42
• 3.5 实验误差分析42
• 3.6 本章小结42-44
• 第4章 空气能热水器翅片管换热性能数值模拟44-56
• 4.1 物理模型44-45
• 4.2 数学模型45-46
• 4.3 网格划分及边界设置46-47
• 4.4 模拟结果分析47-55
• 4.4.1 换热量比较分析47-51
• 4.4.2 摩擦阻力比较分析51-54
• 4.4.3 Q/f比较分析54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 总结与展望56-58
• 5.1 总结56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-64
• 作者攻读学位期间的科研成果64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 高晶丹;吴伟;丁国良;高屹峰;宋吉;;空调器用小管径翅片管蒸发器的优化设计方法[J];化工学报;2012年S2期

2 昝成;史琳;;ODP为零的热泵混合工质性能匹配及非共沸特性研究[J];制冷学报;2008年04期

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本文编号：593083