海水源热泵运行特性实验研究

发布时间：2020-06-07 16:28

【摘要】：目前海水源热泵系统主要分为开式热泵系统和闭式热泵系统,由于开式热泵系统中存在管道腐蚀及生物附着严重等问题,造成海水源热泵使用寿命短、维修保养费用较高。而闭式海水源热泵系统可以完美解决腐蚀问题,得到了较快的发展,常用的前端换热器有螺旋盘管及抛管类,针对毛细管换热器的研究多数是研究器在空调末端的情况。螺旋盘管等换热器虽然解决了海水对管道的腐蚀问题,但其仍存在热流短路、换热量难以提升等问题。海水源热泵是暖通领域利用可再生能源(海洋能)的重要方式之一,海水作为理想的冷热源,通过热泵的提升可以为建筑营造舒适环境。同时,热泵系统由于其节能环保也符合当今社会绿色低碳发展的政策要求。其前端换热器的设计对整个系统的性能具有决定性作用。研究其前端换热器形式,充分发挥换热器换热性能,有利于提高热泵运行性能。本研究基于毛细管前端换热器的海水源热泵系统实际工程,对热泵系统运行性能与毛细管换热器的换热及阻力特性进行实测及数据分析,以期为工程实践提供参考依据。首先,搭建毛细管前端换热器的海水源热泵系统实验台,安装符合精度要求的测试仪器及设备;其次,对不同工况下海水源热泵的运行特性进行实测数据分析;最后,分析了不同工况下毛细管换热器换热特性,并对冬季工况下的极端工况进行重点分析,以及不同工况下、不同连接方式下毛细管的阻力特性,并总结出不同形式下的计算公式,以期为毛细管换热器的选型提供依据。基于上述研究得出主要结论如下:(1)通过对测试数据处理分析可知,海水源热泵系统在冬季工况时,建筑室内设计温度为18℃,而实测平均室温为22.4℃,远大于设计室温;制冷工况时,室内设计温度为25℃,实测平均室温为22.49℃,小于设计室温。故在使用海水源热泵时不论在供热还是制冷方面,室内实际效果均能达到设计要求。(2)分析测试数据可得,在采暖季机组制热工况时,热泵机组的平均COP为3.7,整个海水源热泵系统的平均COP_s为2.99;在夏季机组制冷工况时,热泵机组的平均EER为3.96,整个海水源热泵系统的平均EER_s为3.15。(3)通过对热泵系统供热、制冷工况的实验测试,分冬、夏季两种工况分析了毛细管换热量。制热工况时,单位面积换热量平均值为31.5 W/m~2,制冷工况时,单位面积换热量平均值为56.69 W/m~2。分析发现,毛细管前端换热器夏季单位面积换热量要大于冬季的换热量。(4)通过对毛细管前端换热器的能效分析可知,毛细管换热器的能效ε均在71.42%以上,换热效率较高;且其能效与流量无直接关系。(5)对毛细管阻抗进行了研究,分析了两片毛细管串并联状况时,不同流量下的阻力情况,同时对不同形式的毛细管并联情况进行了分析,并给出阻抗计算公式S_n=(1.055E+06)/n~2本研究基于毛细管前端换热器海水源热泵系统中的实际应用,研究结果可为实际工程设计提供参考依据。
【图文】：

示意图,直接热交换,海水

输送至水源热泵机组，海水在机组换热器经与排水口之间需要有一定距离，避免经过换交换式海水源热泵系统示意图，见图 1.3。换热，虽然这种方式换热效率高，由于海水成较大的腐蚀；此外，，海水中的杂质也会堵法长期稳定运行。因此，在使用开式热泵系，然后再将海水进行输配；其次要对管道、清理检修。这些措施都造成了热泵系统后期海水源热泵

海水,换热器,冲击换热,防冻液

青岛理工大学工学硕士学位论文当海水温度<4℃，使用闭式海水源热泵系统时，为防止热泵系统的源测换热器道等输配设施中循环介质出现结冰问题[8]，这时需要向热泵系统的源测换热器中注二醇防冻液，保证热泵机组可以正常平稳运行。由于海水的潮汐作用，换热器置于中时，要避免海浪来回冲击换热器及管道对其造成破坏，故需要放置在海水中的换进行固定，而这又对施工安装又提出了新的要求。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU83

【参考文献】