带有热回收器的溶液除湿复合热泵系统模型及其性能分析

发布时间：2021-01-13 09:13

　　文章建立了带有热回收器的溶液除湿复合热泵系统模型,并根据该模型的模拟结果分析了冬、夏季条件下,热泵机组的性能系数COPHP、复合热泵系统的性能系数COPsys、送风温度ta,i和送风含湿量ωa.i随不同热回收器换热效率的变化情况。分析结果表明:冬、夏季,当处于除湿器和再生器之间的溶液-溶液热回收器的换热效率由0.7升高至0.95时,COPsys分别增大了7.16,3.85;当处于送排风管之间的空气-空气热回收器换热效率由0.1升高至0.9时,COPsys分别增大了1.42和1.67,此工况下的COPsys提升程度低于热回收器处于除湿器和再生器之间的工况;在除湿/再生器入口处安装溶液-空气热回收器后,随着热回收器换热效率由0.1逐渐升高至0.9,夏季,COPsys仅升高了0.4,冬季,COPsys略微下降。 

【文章来源】：可再生能源. 2020,38(11)北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

带有热回收器的溶液除湿复合热泵系统的示意图

本文的除湿/再生器采用叉流换热方式，其传热传质过程见图2。图中：ma为干空气流量，kg/s；ωa,in，ωa,out为湿空气入口、出口含湿量，kg/kg;ms,in,ms,out分别为溶液入口、出口流量，kg/s;ta,in,ta,out分别为湿空气入口、出口温度，℃；ts,in,ts,out分别为溶液入口、出口温度，℃；ξin，ξout分别为溶液入口、出口浓度，kg/kg;L,H分别为除湿/再生器的长、高，m。在分析除湿/再生器内工质的热、质交换过程时，采用如下假设：(1)溶液与空气之间的热、质交换过程为稳态过程，溶液和空气的物性参数均为常数；(2)填料除湿装置与环境之间不存在热、质交换，该过程为绝热除湿过程；(3)溶液均匀喷洒在填料上，填料的润湿情况良好，传热面积与传质面积相同；(4)只考虑溶液和空气流动方向上的热、湿传递，因此，叉流除湿过程可简化为二维传热传质问题；(5)只考虑溶液和空气在流动方向上的对流传热、传质过程，忽略二者的导热和质量扩散。

为了验证本文热泵机组数学模型的准确性，将利用数学模型得到的热泵机组制热量Qc,2和制冷量Qe,2与文献[15]的热泵机组制热量Qc,1和制冷量Qe,1进行对比分析。文献[15]设置的热泵实验参数如表3所示。其中，工况1～5和工况6～10分别通过改变冷凝器入口温度和蒸发器入口温度来改变热泵的运行工况，且10个工况下，压缩机的转数均为2 900 r/min。本文的模拟结果和文献[15]的实验结果见图3。由图3可知，通过对比除湿/再生器除湿率和再生率的模拟值、测量值发现，除湿/再生器再生率的模拟值与测量值之间的偏差较除湿率大，最大相对偏差为测点4处的再生率偏差，达到12.8%；通过对比热泵机组制热量、制冷量的模拟值和测量值发现，热泵机组制热量的模拟值与测量值之间的偏差较制冷量大，最大相对误差出现在测点7处，该处热泵机组制热量的模拟值和测量值分别为3,2.75 k W，相对偏差达到9.1%。综上可知，本文除湿/再生器和热泵机组数值模型的模拟结果和文献[15]测量结果之间的偏差较小，这验证了本文数值模型的准确性。

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型热泵储电系统的设计方案及其性能分析[J]. 殷子彦,戴叶,徐博,邹杨,谢雷东.  可再生能源. 2019(05)
[2]严寒地区空气源热泵复合低谷电蓄能供暖系统优化[J]. 孟新巍,白晨光,魏昊天,付琪,韩宗伟,苏新宇,张孝顺.  可再生能源. 2018(12)
[3]太阳能-相变蓄热蒸发型空气源热泵复合供热系统的设计[J]. 闫泽滨,马素霞,李小刚.  可再生能源. 2018(02)



本文编号：2974625