直燃型喷射式空气源热泵性能研究
发布时间：2021-12-01 23:53
随着我国对环境保护的日益重视以及对能源结构的调整,天然气作为一种高效的清洁能源,在我国也受到了越来越多的推广和应用。对于天然气的高效利用的技术也受到了越来越多的重视。与电力驱动热泵相比,燃气热泵直接由燃气燃烧进行驱动,能量转化过程更少,效率更高,近年来也得到了越来越多学者的关注。然而对于传统的以燃气压缩机驱动运行的热泵系统,燃气压缩机较低的效率导致系统整体的效率仍然有较高的提升空间。本文以喷射式热泵循环替换了传统的蒸汽压缩式热泵循环,并增设了烟气全热深度回收系统,构建了一种直燃型喷射式热泵系统并对其进行了如下的研究:（1）提出了一种高效喷射器的设计方法:为提高喷射式热泵循环的效率,考虑了实际气体与理想气体之间的区别,并根据等动量变化率的规律,采用数值计算的方法,对喷射器混合-扩散段的结构的结构型线进行优化,从而提出了一种高效喷射器结构的设计方法。（2）建立了直燃型喷射式空气源热泵的数学模型:分析了直燃型喷射式空气源热泵系统的运行过程及其热力和传热特性,根据能量守恒、质量守恒、传热方程、热力状态方程,建立了系统完整的数学模型,并进行了方程独立性和自由度分析,明确了系统的设计参数组合要求并...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
喷射器结构示意
不断增大，此时混合流体的压力不断升高，速度不断降低，混合流体的动能在这个过程中逐渐变为为静压能，从而对混合流体进行一个压缩。由于对喷射器而言，混合流体从混合室到扩散室再到喷射器出口的这一过程是一个从超音速降速加压到喷射器背压的过程，因此在喷射器的后半段内，可能会形成不同程度的激波，从而造成较大的能量损失。激波是气体超音速流动的一种现象，其具体表现为工作介质的特征（压力、温度和速度等）在波面的前后发生一个正阶梯函数般的突然变化。以理想气体为例，本部分将说明管内产生激波现象的原因。如图2-2所示，在初始状态下，混合后的高速低压流体流向喷射器出口，在背压的作用下，流动工质内形成了由喷射器出口截面向混合室传播的扰动，即所谓压缩波。图2-2喷管内激波产生的原因根据气体动力学理论，工质中的压缩波的传播速度为当地声速，采用式(2-1)表示：
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-22-水经过一级热泵，二级热泵，调温器的加热，加热至预定温度共给用户。图3-1系统结构示意图本文提出的直燃型喷射式空气源热泵相比于传统的燃气热泵系统，该系统以喷射式热泵循环替代了传统燃气热泵系统中的吸收式热泵循环。与吸收式热循环相比，喷射式循环结构简单小巧，设置灵活，所用工质为单一的纯工质，有效的避免了采用混合工质时出现的冷剂污染现象。同时为了解决传统的喷射式系统效率较低的问题，增设了余热回收系统以提高燃气热泵总体的效率。如果能够选用合适的内循环工质，优化系统的运行工况，喷射式燃气热泵系统的优势会更加明显。从图中可见，一级热泵循环的高位热源温度高于二级热泵循环的高位热源温度，一级热泵循环的低位热源温度低于二级热泵循环的低位热源温度。在这种设置的前提下，包含烟气与水的调温换热过程在内，高温烟气在放热过程中总共经历了四段降温，并接着作为一级热泵蒸发器的融霜热源。因此在没有外界额外能量输入的情况下，该系统采用梯级能源利用的方式减少了系统进行单位热量交换时能量品质的损失，提高系统的能源利用效率。对热力系统的分析与研究包括两个方面，一个是在给定的设计工况前提下，
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国城镇燃气企业发展现状与形势分析[J]. 邱岩峰. 国际石油经济. 2020(04)
[2]运行参数对喷射器性能影响的实验研究[J]. 何丽娟,吴心伟,朱超群,王荻. 暖通空调. 2018(12)
[3]燃气热泵应用研究现状[J]. 秦朝葵,陈政. 城市燃气. 2018(06)
[4]升温型吸收式热泵技术综述[J]. 孔令凯,何正,魏茂林,张世钢,赵玺灵,付林. 暖通空调. 2017(05)
[5]燃气空调设计问题及应用前景[J]. 赵燕. 山西建筑. 2012(16)
[6]一种新型喷射器的内部流场分析[J]. 郭建,沈恒根,孙明明,梁珍. 流体机械. 2009(08)
[7]燃气热泵结合除湿转轮的温湿度独立控制空调系统[J]. 逯红梅,秦朝葵,詹友超,唐继旭. 暖通空调. 2009(05)
[8]喷射器结构改进方法及其CFD分析[J]. 郭建,沈恒根,梁珍,孙明明. 低温与超导. 2009(01)
[9]一种新的喷射器模型及其实验验证[J]. 祝银海,厉彦忠,鱼剑琳,蔡文剑. 西安交通大学学报. 2008(09)
博士论文
[1]第二类吸收式热泵品位提升机理与系统集成研究[D]. 刘锋.中国科学院工程热物理研究所 2017
[2]中低温太阳能与甲醇热化学互补的分布式能源系统集成[D]. 许达.中国科学院工程热物理研究所 2017
[3]喷射器及双蓄多喷式太阳能喷射制冷系统的研究[D]. 李风雷.太原理工大学 2016
[4]基于新型环保制冷剂的独立式燃气机热泵系统理论及实验研究[D]. 刘焕卫.天津大学 2012
硕士论文
[1]《2018年欧洲气候与能源目标进程追踪》翻译实践报告[D]. 张瑾.中国矿业大学 2019
[2]GHP新产品的市场营销策略研究[D]. 李毅.大连理工大学 2018
[3]喷射式换热机组热力特性与运行调节研究[D]. 高朋.北京建筑大学 2017
[4]混合动力燃气热泵系统研究与能量管理控制策略优化[D]. 万小明.东南大学 2017
[5]燃气热泵系统应用研究[D]. 杨思涛.北京建筑大学 2016
[6]燃气热泵系统优化与经济性分析[D]. 张文军.大连理工大学 2008
[7]燃气水源热泵的性能研究[D]. 杭寅.同济大学 2007
[8]燃气热泵空调技术在我国的应用研究[D]. 沈明.华北电力（北京）大学 2002
本文编号：3527300
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
喷射器结构示意
不断增大，此时混合流体的压力不断升高，速度不断降低，混合流体的动能在这个过程中逐渐变为为静压能，从而对混合流体进行一个压缩。由于对喷射器而言，混合流体从混合室到扩散室再到喷射器出口的这一过程是一个从超音速降速加压到喷射器背压的过程，因此在喷射器的后半段内，可能会形成不同程度的激波，从而造成较大的能量损失。激波是气体超音速流动的一种现象，其具体表现为工作介质的特征（压力、温度和速度等）在波面的前后发生一个正阶梯函数般的突然变化。以理想气体为例，本部分将说明管内产生激波现象的原因。如图2-2所示，在初始状态下，混合后的高速低压流体流向喷射器出口，在背压的作用下，流动工质内形成了由喷射器出口截面向混合室传播的扰动，即所谓压缩波。图2-2喷管内激波产生的原因根据气体动力学理论，工质中的压缩波的传播速度为当地声速，采用式(2-1)表示：
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-22-水经过一级热泵，二级热泵，调温器的加热，加热至预定温度共给用户。图3-1系统结构示意图本文提出的直燃型喷射式空气源热泵相比于传统的燃气热泵系统，该系统以喷射式热泵循环替代了传统燃气热泵系统中的吸收式热泵循环。与吸收式热循环相比，喷射式循环结构简单小巧，设置灵活，所用工质为单一的纯工质，有效的避免了采用混合工质时出现的冷剂污染现象。同时为了解决传统的喷射式系统效率较低的问题，增设了余热回收系统以提高燃气热泵总体的效率。如果能够选用合适的内循环工质，优化系统的运行工况，喷射式燃气热泵系统的优势会更加明显。从图中可见，一级热泵循环的高位热源温度高于二级热泵循环的高位热源温度，一级热泵循环的低位热源温度低于二级热泵循环的低位热源温度。在这种设置的前提下，包含烟气与水的调温换热过程在内，高温烟气在放热过程中总共经历了四段降温，并接着作为一级热泵蒸发器的融霜热源。因此在没有外界额外能量输入的情况下，该系统采用梯级能源利用的方式减少了系统进行单位热量交换时能量品质的损失，提高系统的能源利用效率。对热力系统的分析与研究包括两个方面，一个是在给定的设计工况前提下，
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国城镇燃气企业发展现状与形势分析[J]. 邱岩峰. 国际石油经济. 2020(04)
[2]运行参数对喷射器性能影响的实验研究[J]. 何丽娟,吴心伟,朱超群,王荻. 暖通空调. 2018(12)
[3]燃气热泵应用研究现状[J]. 秦朝葵,陈政. 城市燃气. 2018(06)
[4]升温型吸收式热泵技术综述[J]. 孔令凯,何正,魏茂林,张世钢,赵玺灵,付林. 暖通空调. 2017(05)
[5]燃气空调设计问题及应用前景[J]. 赵燕. 山西建筑. 2012(16)
[6]一种新型喷射器的内部流场分析[J]. 郭建,沈恒根,孙明明,梁珍. 流体机械. 2009(08)
[7]燃气热泵结合除湿转轮的温湿度独立控制空调系统[J]. 逯红梅,秦朝葵,詹友超,唐继旭. 暖通空调. 2009(05)
[8]喷射器结构改进方法及其CFD分析[J]. 郭建,沈恒根,梁珍,孙明明. 低温与超导. 2009(01)
[9]一种新的喷射器模型及其实验验证[J]. 祝银海,厉彦忠,鱼剑琳,蔡文剑. 西安交通大学学报. 2008(09)
博士论文
[1]第二类吸收式热泵品位提升机理与系统集成研究[D]. 刘锋.中国科学院工程热物理研究所 2017
[2]中低温太阳能与甲醇热化学互补的分布式能源系统集成[D]. 许达.中国科学院工程热物理研究所 2017
[3]喷射器及双蓄多喷式太阳能喷射制冷系统的研究[D]. 李风雷.太原理工大学 2016
[4]基于新型环保制冷剂的独立式燃气机热泵系统理论及实验研究[D]. 刘焕卫.天津大学 2012
硕士论文
[1]《2018年欧洲气候与能源目标进程追踪》翻译实践报告[D]. 张瑾.中国矿业大学 2019
[2]GHP新产品的市场营销策略研究[D]. 李毅.大连理工大学 2018
[3]喷射式换热机组热力特性与运行调节研究[D]. 高朋.北京建筑大学 2017
[4]混合动力燃气热泵系统研究与能量管理控制策略优化[D]. 万小明.东南大学 2017
[5]燃气热泵系统应用研究[D]. 杨思涛.北京建筑大学 2016
[6]燃气热泵系统优化与经济性分析[D]. 张文军.大连理工大学 2008
[7]燃气水源热泵的性能研究[D]. 杭寅.同济大学 2007
[8]燃气热泵空调技术在我国的应用研究[D]. 沈明.华北电力（北京）大学 2002
本文编号：3527300
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