直膨式太阳能热泵热水器的性能研究

发布时间：2020-07-11 21:52

【摘要】：太阳能热泵热水器具有高效节能的优点,具备良好的发展前景。本文实验是对一台直膨式太阳能热泵热水器进行性能研究,旨在了解太阳能热泵热水器的运行工况和工作性能,建立太阳能热泵系统的数学模型并对其进行性能分析。研究方法是测量各个点的温度,节流阀前后的压力,工质的流量,热水器的功耗和太阳能辐照值等参数,以帮助分析运行过程的性能状况。本文重点对影响太阳能热泵热水器性能的几个因素进行实验分析,包括集热器倾角对热泵热水器性能的影响;不同天气状况对热泵热水器性能的影响;环境温度对热泵热水器性能的影响;在夜间和白天运行的工况下,性能系数的差异。并对不同影响因素提出针对性的优化改进意见。分析处理实验数据后,得到了以下结论:集热器最佳倾角的选择应该这样考虑:要获得一年最大的太阳能,应以当地纬度值作为集热器倾角;要在夏季获得最大的太阳能,应以最小的最佳倾角与当地纬度值这一范围的中间值作为集热器安装倾角;要在冬季获得最大的太阳能,应以当地纬度值与最大的最佳倾角这一范围的中间值作为集热器安装倾角。晴天工况下,中午时间段太阳辐照强度大,选择在这段时间运行热泵热水器性能最佳。在平均辐照值相同时,太阳能热泵热水器在雨天工作比阴天工作性能更好。在夜间运行得到的热水能满足使用需求,集热器面积与水箱体积之比12:1(m2/m3)是合理高效的,具有热泵热水器选型设计参考价值。当热泵热水器在夜间运行和白天太阳能辐照强度比较弱时,环境温度对热泵热水器的影响才会比较大。抑制蒸发压力升高和冷凝压力的降低,有利于热水器稳定运行。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK515;TU822
【图文】：

示意图,示意图,工质,定压

绛钍垦绗宦畚闹迸蚴教鄮裟苋缺萌人釢鞯男阅苎芯浚]3?理想压焓图如图２－１所示，逆卡诺循环包括以下四个过程［３１］。逡逑定压蒸发过程：这一过程对应图中４－１过程，工质在状态点４是经过毛细管逡逑节流阀绝热膨胀出来的低温低压液体，最终流回蒸发器定压蒸发，吸收热量徏，逡逑４－１＇过程工质吸收的是显热，ｒ－ｉ过程工质吸收的是潜热。工质经过蒸发器，与逡逑蒸发器换热并沿着流动方向不断升温达到蒸发温度，定压蒸发为气体，此时的工逡逑质为低温低压气体。逡逑绝热压缩过程：这一过程对应图中１－２过程，工质在状态点１是过热蒸汽，逡逑经压缩机压缩变成高温高压的气体，压缩机做功％随后工质进入压缩机，低温逡逑低压的气体经压缩机做功压缩后变成高温氋压气体

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图２－３平板集热器截面图逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｆｌａｔ邋ｐｌａｔｅ邋ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ逡逑集热器工质进出口的铜管装在同一侧，平板集热器的实物如图２－４所示，工逡逑质进出口同在集热板的一侧，一进一出，铜管沿着集热板的长边来回排布，铜管逡逑在靠近短边处弯制成Ｕ形来改变方向。工质在铜管内沿着排布方向在集热器上逡逑流动并带走集热板的热量，达到蒸发温度工质就会定压蒸发成为气体，同时吸收逡逑潜热。逡逑l#逡逑图２－４平板集热器实物图逡逑Ｆｉｇ．邋２－４邋Ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｆｌａｔ邋ｐｌａｔｅ邋ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ逡逑平板集热器安装时是上边沿与脚手架固定在一起，下边用支架支撑固定，可逡逑通过调整下边支撑支架的长短来调节集热板的倾角。逡逑１０逡逑

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平板集热器与铜管排布方向垂直的横截面如下图所示：Ｂｌａｃｋ逡逑ａｂｓｃｖｂｅ＾逡逑ｐｌｊｌｅ逡逑邋１逡逑逦０逦ｖ逦ｏ逦ｒ．逦Ｖ－；＇．逦？逦■、…ｒ邋．Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ逦Ｆｌｕｉｄ邋ｃｏｎｄｕｉｌ逦Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ邋ｂｏｘ逡逑图２－３平板集热器截面图逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｆｌａｔ邋ｐｌａｔｅ邋ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ逡逑器工质进出口的铜管装在同一侧，平板集热器的实物如图２－４同在集热板的一侧，一进一出，铜管沿着集热板的长边来回边处弯制成Ｕ形来改变方向。工质在铜管内沿着排布方向在走集热板的热量，达到蒸发温度工质就会定压蒸发成为气体，

【参考文献】