热驱动型斯特林热泵系统的模拟与分析
发布时间：2021-04-30 07:33
近几年热泵技术受到人们的追捧,热泵技术也有了较快的发展,而斯特林技术从1816年发展至今有了较大的进步,其发动机热源广泛、工作稳定,热泵工作的温度范围广等优势也被人们所熟知,有着广阔的发展空间。热驱动型热泵则将热泵的驱动能源由电能转变为了热能,大大拓展了热泵的应用范围。将热驱动型热泵与斯特林技术进行结合可以充分发挥两者的优势。考虑到斯特林发动机和热泵的优势,本文设计了一种带有余热回收装置的热驱动型斯特林热泵系统,并利用MATLAB软件对其进行了分析研究。热驱动型斯特林热泵系统主要由斯特林发动机和斯特林热泵组成,斯特林发动机从高温热源吸热,并输出机械功带动斯特林热泵工作,同时发动机的放出的热量由余热回收装置进行回收,与热泵一起对空气进行加热,从而提高了热驱动型热泵系统整体的COP值。本文建立的热驱动型斯特林热泵系统总供热功率约为30kW,模型主要包括发动机部分、热泵部分和余热回收装置部分三个部分。斯特林发动机和热泵的建模采用了实用等温模型,对其容积、压力、工质质量分布进行了研究,对存在的主要流动损失和热损失进行了分析,计算了发动机的输出功率和效率,以及热泵的输出热功率和热泵系数。余热回收...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 能源利用与新能源发展现状
1.1.2 热泵技术的发展状况
1.1.3 热驱动型热泵原理及类型介绍
1.2 斯特林发动机、制冷机(热泵)原理
1.2.1 斯特林发动机与斯特林循环
1.2.2 斯特林制冷机(热泵)与斯特林逆循环
1.3 斯特林发动机和制冷机(热泵)的国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 课题主要研究内容
2 斯特林发动机的模型
2.1 斯特林发动机各种分析方法的比较
2.2 施密特模型与实用等温模型
2.2.1 功率计算
2.2.2 流动损失和指示功率计算
2.2.3 热损失和功率效率计算
2.3 本章小结
3 斯特林热泵的模型
3.1 基本供热功率计算
3.2 损失与实际供热功率和输入功率的计算
3.3 本章小结
4 余热回收装置的模型
4.1 横掠管式冷却器
4.1.1 换热器的换热系数计算
4.1.2 换热器的流动损失计算
4.2 管翅式散热器
4.2.1 管翅式散热器换热计算
4.2.2 管翅式散热器的流动损失计算
4.3 联结管道计算
4.4 循环水泵
4.5 散热风扇
4.6 余热回收装置的计算
4.7 本章小结
5.热驱动型斯特林热泵系统性能模拟分析
5.1 发动机输入热功率对热泵系统性能的影响
5.2 余热回收装置对热泵系统性能的影响
5.3 尺寸参数对热泵系统性能的影响
5.4 与柴油机驱动热泵的对比
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录A：余热回收装置散热器散热功率计算算法
攻读学位期间发表的学术论文及获得的发明专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]小型斯特林发动机热循环设计仿真研究[J]. 吕张来,郭鹏程. 计算机仿真. 2017(11)
[2]旋转整体式斯特林制冷机计算机辅助动力学设计[J]. 叶重,绳春晨,王波,罗高乔,单伟根. 低温工程. 2017(04)
[3]运行参数及回热器对斯特林发动机性能的影响[J]. 陈鹏帆,朱建炳,冶文莲. 真空与低温. 2017(03)
[4]自由活塞式斯特林发动机的性能优化[J]. 唐硕捷,黄护林,张银. 太阳能学报. 2017(04)
[5]低温冰箱自由活塞式斯特林制冷机模拟与优化[J]. 武飞,陈曦. 真空与低温. 2016(06)
[6]分置式线性斯特林制冷机驱动电路[J]. 刘婵媛. 机电产品开发与创新. 2016(03)
[7]2000吨级斯特林发动机AIP潜艇方案论证研究[J]. 李大鹏,邵明臣,倪亚菲,赵熙. 船电技术. 2016(01)
[8]斯特林发动机配气活塞动力学仿真分析[J]. 张凤娇,魏民祥,周梦来,展益彬. 现代制造工程. 2015(10)
[9]自由活塞斯特林热泵的理论与实验研究[J]. 李珂,余国瑶,张益炳,廖旭,戴巍,罗二仓. 工程热物理学报. 2015(01)
[10]斯特林发动机的研究与发展[J]. 许行,宋鸿杰. 四川兵工学报. 2011(06)
硕士论文
[1]斯特林发动机及碟式太阳能热发电系统的模拟和优化[D]. 杨征.北京工业大学 2008
[2]5kW点聚焦太阳能斯特林发电系统的性能分析[D]. 高瑶.南京航空航天大学 2006
本文编号：3169097
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 能源利用与新能源发展现状
1.1.2 热泵技术的发展状况
1.1.3 热驱动型热泵原理及类型介绍
1.2 斯特林发动机、制冷机(热泵)原理
1.2.1 斯特林发动机与斯特林循环
1.2.2 斯特林制冷机(热泵)与斯特林逆循环
1.3 斯特林发动机和制冷机(热泵)的国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 课题主要研究内容
2 斯特林发动机的模型
2.1 斯特林发动机各种分析方法的比较
2.2 施密特模型与实用等温模型
2.2.1 功率计算
2.2.2 流动损失和指示功率计算
2.2.3 热损失和功率效率计算
2.3 本章小结
3 斯特林热泵的模型
3.1 基本供热功率计算
3.2 损失与实际供热功率和输入功率的计算
3.3 本章小结
4 余热回收装置的模型
4.1 横掠管式冷却器
4.1.1 换热器的换热系数计算
4.1.2 换热器的流动损失计算
4.2 管翅式散热器
4.2.1 管翅式散热器换热计算
4.2.2 管翅式散热器的流动损失计算
4.3 联结管道计算
4.4 循环水泵
4.5 散热风扇
4.6 余热回收装置的计算
4.7 本章小结
5.热驱动型斯特林热泵系统性能模拟分析
5.1 发动机输入热功率对热泵系统性能的影响
5.2 余热回收装置对热泵系统性能的影响
5.3 尺寸参数对热泵系统性能的影响
5.4 与柴油机驱动热泵的对比
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录A：余热回收装置散热器散热功率计算算法
攻读学位期间发表的学术论文及获得的发明专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]小型斯特林发动机热循环设计仿真研究[J]. 吕张来,郭鹏程. 计算机仿真. 2017(11)
[2]旋转整体式斯特林制冷机计算机辅助动力学设计[J]. 叶重,绳春晨,王波,罗高乔,单伟根. 低温工程. 2017(04)
[3]运行参数及回热器对斯特林发动机性能的影响[J]. 陈鹏帆,朱建炳,冶文莲. 真空与低温. 2017(03)
[4]自由活塞式斯特林发动机的性能优化[J]. 唐硕捷,黄护林,张银. 太阳能学报. 2017(04)
[5]低温冰箱自由活塞式斯特林制冷机模拟与优化[J]. 武飞,陈曦. 真空与低温. 2016(06)
[6]分置式线性斯特林制冷机驱动电路[J]. 刘婵媛. 机电产品开发与创新. 2016(03)
[7]2000吨级斯特林发动机AIP潜艇方案论证研究[J]. 李大鹏,邵明臣,倪亚菲,赵熙. 船电技术. 2016(01)
[8]斯特林发动机配气活塞动力学仿真分析[J]. 张凤娇,魏民祥,周梦来,展益彬. 现代制造工程. 2015(10)
[9]自由活塞斯特林热泵的理论与实验研究[J]. 李珂,余国瑶,张益炳,廖旭,戴巍,罗二仓. 工程热物理学报. 2015(01)
[10]斯特林发动机的研究与发展[J]. 许行,宋鸿杰. 四川兵工学报. 2011(06)
硕士论文
[1]斯特林发动机及碟式太阳能热发电系统的模拟和优化[D]. 杨征.北京工业大学 2008
[2]5kW点聚焦太阳能斯特林发电系统的性能分析[D]. 高瑶.南京航空航天大学 2006
本文编号：3169097
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