提取凝固热换热装置性能及冰强度的研究

发布时间：2020-09-29 09:47

　　当前我国建筑供热仍以燃煤为主,开发利用低品位可再生清洁能源前景广阔,是当今能源、建筑和环境可持续发展的必然要求。热泵系统具有高效节能、环保效益显著等一系列优点,但是各种热源问题限制了热泵系统的应用。在现阶段的水源热泵系统当中主要是提取环境水源当中的显热,而忽略了所存在水在凝固时所释放的大量潜热,本文提出一种新型的提取凝固热换热装置,并对其系统形式、换热装置结构、换热装置性能、结冰后的冰强度等进行了深入研究。首先,通过设计提取凝固热热泵系统形式,采用水包换热桶的换热方式进行旋转刮冰,这种换热方式是在换热桶表面进行,并且不是满液式换热,这样可以很好的避免冰层在换热管内过快形成造成换热管的堵塞使系统停机,而是充分利用浮力和向心力,在控制注水管流速的条件下,使排冰问题得到很好的解决。其次,经过理论计算,对凝固热热泵系统以及凝固换热装置结构进行了选型和设计工作,画出系统流程图、凝固换热装置原理图、凝固换热装置尺寸图。然后,对所设计的凝固换热装置进行了性能测试实验,并且针对刮冰问题以及系统能效比偏低问题进行了改进实验。所进行的实验分别为冰刷型凝固换热装置、冰刀型凝固换热装置以及水冷片冰机的性能测试实验,记录了实验数据,对三种凝固换热装置的刮冰效果以及三种换热装置的系统能效比进行对比,得出三种刮冰装置当中刮冰效果最好,系统能效比最高的最优换热装置。最后,为提高系统COP进行了优化改进工作,利用ANSYS软件对凝固换热装置结冰过程进行模拟仿真,得到其温度场分布云图,通过改变制冷剂入口温度,绘制出测温点温度变化曲线图,结合冰强度以及冰温的关系,得到最优制冷剂入口温度,进行了不同浓度盐水的结冰后冰强度测试实验,得到最低强度的盐水冰。
【学位单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU833;TK172
【部分图文】：

系统流程图,系统流程图,储冰槽

合物排回江河湖泊当中以此来解决热源的问题。逡逑２．１．１系统结构逡逑系统流程图如下图２－１所示。逡逑逦ＩＸ逦邋邋邋ｅ逡逑＾逦Ｈ——逡逑＿邋＊逡逑＿＿逡逑逦Ｍ邋逦ＨＸＪ￣＾逦，邋逦Ｍ逦—逦Ｍ邋逡逑２邋３逡逑Ｈｘｊ￣￣？￣ｔｘｌ—，￣Ｘ３——逦邋ＸＩ逦邋Ｘ逡逑——＾￣￣逦Ｉ逦＾逦＇逡逑－ｆ￣ｒｎ－ｎｎ－ｃ？Ｊ￣Ｊ逦ｒｒｉ逡逑ｖ邋￣｛＾—逡逑１压缩机；２冷凝器；３蒸发器；４膨胀水箱；５末端设备；逡逑６储冰槽；７储液器；８过滤器；９气液分离器；１０油分离器逡逑图２－１系统流程图逡逑－８－逡逑

系统流程图,运行原理,蒸发器,系统流程图

压焓图,制冷循环,冷凝负荷

（１）冷却水的流量的确定：逡逑Ｒ２２为制冷剂，蒸发温度－２０°Ｃ，冷凝温度５０°Ｃ，过热过冷度５°Ｃ，制冷剂循环压焓逡逑图如图２－３所示。逡逑ｌｇＰ逡逑６逦５逦４逦３逡逑／邋５0Ｃ邋＼邋／逡逑ｒ邋Ｋ逡逑ｈ逡逑图２－３邋Ｒ２２制冷循环压焓图逡逑其中邋ｈ＾ＳＱＩＳＳｋＪ／ｋｇ，ｈ３＝４５５．６３ｋＪ／ｋｇ，ｈ５＝２６３．３７ｋＪ／ｋｇ，ｈ７＝２５６．３８ｋＪ／ｋｇ逡逑冷凝负荷的计算：逡逑０，＝（ｈ３－ｈ５）Ｇ／３６ＯＯ逦（２１）逡逑其中，冷凝负荷，ｋＷ；逡逑Ｇ一质量流量，ｋｇ／ｈ．逡逑考虑到换热余量１．１及换热器效率，逡逑１１．ＫＶ０．９逦（２．２）逡逑其中，Ｑｋ—设计负荷，取３ｋＷ；逡逑解得邋Ｇ邋＝邋６８．６６ｋｇ／ｈ邋Ｑ＝３．７ｋＷ逡逑由公式逡逑Ｑ邋＝邋ｃｍ＼ｔ逦（２－３邋）逡逑其中，０ｉ邋—冷凝负荷，ｋｗ；逡逑冷却水的流量

【参考文献】