空气源热泵-冷柜双联机性能模拟与实验研究

发布时间：2020-10-18 13:56

　　 随着经济的发展,便利店和小型超市的数量迅速增加,其电能的消耗也受到人们的普遍关注。在便利店和小型超市中,空气源热泵和冷柜往往单独运行,不仅造成资源浪费,夏季还造成一定程度的热污染。因此,如何实现节能减排具有战略性意义。本文提出空气源热泵-冷柜双联机,用板式换热器将冷柜系统与空气源热泵系统相连,同时将冷柜冷凝器与空气源热泵室外机做成一体换热器,一方面可以为冷柜系统提供较大过冷度,另一方面还可以在冬季工况下延缓空气源热泵室外机结霜,减少除霜次数。本文对空气源热泵-冷柜双联机进行了理论分析和实验研究。首先,建立了空气源热泵-冷柜双联机热力学模型,采用MATLAB调用Refprop制冷剂物性软件编写空气源热泵-冷柜双联机系统性能参数的计算程序。其次,在不同蒸发温度、冷凝温度、质量流量比等条件下模拟双联机系统性能。最后,在焓差法空调器性能实验室中对空气源热泵-冷柜双联机系统性能进行了实验研究,测量分析了相对湿度、质量流量比及室外温度对空气源热泵室外机结霜情况及对整个耦合系统性能的影响,得到如下结论:(1)理论分析表明,质量流量比的增大能大幅度提高冷柜系统性能,但对空气源热泵系统制热量和COP没有影响。在空气源热泵系统蒸发温度恒定时,质量流量比每增大6%,冷柜系统COP升高约7.90%。实验结果表明,质量流量比对空气源热泵系统制热量和COP有一定影响,这是因为实验中并联了一个蒸发器。在空气源热泵系统蒸发温度恒定时,质量流量比每增大6%,冷柜系统COP升高约6.08%。(2)实验结果表明:随着结霜时间的变化,空气源热泵系统制热量和COP在不同相对湿度、质量流量比及室外温度下均呈现先增加后降低的趋势,而冷柜系统制冷量、耗功和COP则变化幅度很小。(3)实验结果表明,相对湿度较低时(70%、75%),随着结霜过程的进行,空气源热泵系统室外一体换热器霜层厚度分别维持在0.035mm和0.170mm左右几乎不变;相对湿度较高时(80%),结霜周期为120min。相对湿度对空气源热泵系统平均制热量和平均COP影响不大,但相对湿度越大,冷柜系统平均COP越小。(4)实验结果表明,质量流量比低于18%时,其对空气源热泵室外机结霜周期的影响较小,当质量流量比高于18%时,空气源热泵室外机结霜周期大幅缩短,这对空气源热泵系统平均制热量和平均COP是不利的。对于冷柜系统,平均过冷度、平均制冷量和平均COP均随质量流量比的增大而增大,与冷柜系统单独运行相比,质量流量比在6%~24%工况范围内平均制冷量提高了10.7%~34.5%,平均COP提高了15%~50.2%。(5)实验结果表明,除-1℃工况外,室外温度越低,空气源热泵室外机结霜周期越短,室外温度在5℃工况下没有结霜。室外温度越低,空气源热泵系统平均制热量和平均COP越小。对于冷柜系统,除室外温度为-1℃工况外,室外温度越低,平均制冷量和平均COP越大。与冷柜系统单独运行时相比,室外温度在-1℃工况下冷柜平均制冷量和平均COP提高最多,分别为31.9%和30.9%。(6)实验结果表明,联合运行与单独运行相比,室外温度在-1℃与-5℃工况下空气源热泵室外机结霜周期分别延长117%和14.3%;平均制热量和平均COP均得到一定程度改善,在-1℃工况下平均制热量增大了3.00%,平均COP提高了4.86%,在-5℃工况下平均制热量增大了4.59%,平均COP提高了5.59%。
【学位单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB657
【部分图文】：

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本文编号：2846387