高温热泵系统性能及性能预测研究

发布时间：2018-04-22 11:31

  本文选题：余热利用 + 高温热泵　； 参考：《天津大学》2014年博士论文

【摘要】：由于高温热泵技术较高的温度提升能力，使其在能源危机和环境污染问题日益突出及节能减排的大环境下，具有更大的市场潜力和广阔的应用前景。针对热泵技术高温化的迫切需求，本文开发了破坏臭氧层潜能值为0，温室效应潜能值较小的新型高温非共沸混合工质BY-4，通过理论研究和试验分析相结合的方式，研究其循环性能，并通过建立支持向量机模型研究高温热泵性能预测的可行性和有效性，为促进高温热泵技术进一步的研究和推广，建立自动化的测试系统，并进行实际工程应用的分析和探讨。 BY-4和其它常见的7种高温工质（HFC236ea、HFC236fa、HFC245ca、HFC245fa、HCFC123、HCFC124、CFC114）的理论循环性能分析结果表明，BY-4具有较好的环境性能且临界温度适中（150.2℃），在变冷凝温度（冷凝温度为90-110℃，蒸发温度为60℃）和变蒸发温度（蒸发温度50-70℃，冷凝温度100℃）两种高温工况下，BY-4的综合性能最优，当冷凝温度达到110℃，其冷凝压力在2.0MPa以下，压缩比为3左右，COP为6.1，性能优越，有深入研究的潜力。 为保证热泵机组在高温工况下运行的可靠性，对其核心部件压缩机（SY300A4涡旋压缩机）进行寿命和电性能测试试验，试验共有三种模式M1（排气压力28bar，进口压力1.95bar，排气温度155℃）、M2（排气压力35.2bar，进口压力7.1bar，排气温度130℃）、M3（排气压力13.6bar，进口压力0.78bar，排气温度90℃），每种模式运行168小时，结果表明压缩机寿命试验性能良好且电性能正常合格。 通过试验检测验证了BY-4在高温工况下的良好热力循环性能，高温热泵试验过程中，冷凝器侧出水温度变化范围为75-110℃，蒸发器侧的进水温度变化范围为50-70℃，蒸发器侧和冷凝器侧的进出水温差设定为5℃，测试结果显示当蒸发和冷凝侧的能质差异为30℃时，热泵COP高于3.5；当二者的能质差异为40℃时，COP维持在3左右。特别当蒸发器侧的进口水温为70℃时，热泵的最高制热温度达到110℃，其排气压力仅为1.73MPa，性能系数COP高达3.61，排气温度却仅为111.8℃，压缩比合理，利于机组安全、稳定的运行。 针对高温热泵性能获得方式的单一性，基于支持向量机（SVM）进行高温热泵性能预测，并与BP神经网络模型进行对比分析。本文共进行一种高温工质MF1和两种高温工质MF1和MF2两种工况的性能模拟预测，结果表明，两种工况下，支持向量回归机模型的预测精度要明显高于BP神经网络模型，对于制热量和输入功率的预测，简单的线性SVM的预测结果是最好的，对于COP的预测，，非线性的RBF核SVM的模型的性能最为优秀，预测结果是可行且有效的。这成果将对高温工质的筛选和高温热泵的优化提供指导。 基于原有高温热泵和低温发电技术的研究成果，设计和建立了国内首座低温发电/高温热泵机组联合测试平台，为高温热泵和低温发电技术的研究提供良好的试验平台，并为两种技术的产品化和商业化提供技术支持。
[Abstract]:Because of the high temperature lifting ability of high temperature heat pump technology, it has more market potential and broad application prospect in the environment of energy crisis, environmental pollution problem and energy saving and emission reduction. In order to meet the urgent need of heat pump technology, a new high temperature non-azeotropic mixture, BY-4, with ozone layer potential of 0 and Greenhouse Effect low potential, was developed in this paper, which was combined with theoretical research and experimental analysis. In order to promote the further research and popularization of high temperature heat pump technology, an automatic test system is established to study the feasibility and effectiveness of performance prediction of high temperature heat pump by establishing support vector machine model. The practical engineering application is analyzed and discussed. The theoretical cycling performance analysis of BY-4 and other seven common high temperature refrigerants HFC236eaHFC 245FAA (HFC245FAA HFC 245FAA HCFC123HCFC124CFC114) shows that the BY-4 has better environmental performance and moderate critical temperature of 150.2 鈩

本文编号：1786994