蒸汽压缩式中高温热泵系统性能优化研究

发布时间：2017-06-27 03:02

  本文关键词：蒸汽压缩式中高温热泵系统性能优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在COP(性能系数)有保证的前提下，热泵供热技术较之传统的燃烧化石燃料供热方式节能。中高温热泵技术研究旨在通过开展高效化和高温化研究，将热泵技术的应用空间拓展到较高温度范围，从而提供一种中低温工业余热回收利用技术手段、并以更高的热输出温度水平满足过程加热需求。本文在对两类主要的热泵形式—蒸汽压缩式与吸收式热泵进行性能对比分析的基础上，对蒸汽压缩式中高温热泵开展了单级循环系统性能优化和两级循环方式优化对比研究。 蒸汽压缩式与吸收式热泵的性能对比分析表明，两类热泵在一次能源利用率、高温化潜力、系统造价、循环动力源方面各有优点，均可通过高效化和高温化技术研究拓展应用到中高温工况，分别用于以电能(机械能)和低品位热能作为循环驱动力的情形。制约蒸汽压缩式热泵高温化水平的主要因素是着眼于润滑油热稳定性的压缩机允许排气温度上限、和着眼于封闭式压缩机之电机线圈热安全的允许吸气温度上限；有助于高温化的技术措施包括：采用干流体类工质，湿流体类工质情形下采用恰当干度的湿吸气，回转式压缩机情形下采用湿压缩过程，采用开启式压缩机、无油压缩机，采用多级循环等。 在改进的实验系统上，对单级循环蒸汽压缩式中高温热泵系统，开展了压缩机性能对比实验研究。对象压缩机为开启式活塞压缩机和全封闭式涡旋压缩机，实验工质为HFC245fa，实验工况范围为冷凝温度分别为75、85、95oC，循环温升分别为45oC、35oC。结果表明：相同工况下，，开启式活塞压缩机的排气温度低于全封闭式涡旋压缩机；开启式活塞压缩机定熵效率高于全封闭式涡旋压缩机，但综合效率低于全封闭式涡旋压缩机。提示开启式活塞压缩机更适用于中高温工况，其优化方向为改进传动效率、结合压缩机负荷优化机电匹配关系。 采用改进的理论循环性能计算方法，以HFC245fa为工质，在冷凝温度70-130oC、循环温升40-65oC的工况范围，优化并对比了4种两级循环方式的理论循环性能。结果表明：两级循环方式的COP明显高于单级循环，其中两级节流中间不完全冷却方式给出的COP最高；对于以湿流体为工质的情形，采用两级循环方式可明显降低(较之单级循环)压缩机排气温度，而对于以定熵流体、干流体为工质的情形，两级循环方式降低排温的作用有限。
【关键词】：中高温热泵 蒸汽压缩式 压缩机性能 两级循环
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 热泵技术的节能和环境效益9-10
• 1.3 热泵高温化研究的意义10
• 1.4 中高温热泵技术的研究现状及存在的问题10-14
• 1.4.1 中高温热泵工质的研究现状10-12
• 1.4.2 中高温热泵系统部件的研究现状12
• 1.4.3 中高温热泵循环方式的研究现状12-13
• 1.4.4 存在的问题13-14
• 1.5 本文的主要研究内容14-15
• 第二章 蒸汽压缩式热泵和吸收式热泵性能对比研究15-33
• 2.1 吸收式热泵15-20
• 2.1.1 吸收式热泵的工作原理15-17
• 2.1.2 吸收式热泵性能参数17-18
• 2.1.3 吸收式热泵研究现状18-20
• 2.2 蒸汽压缩式热泵与吸收式热泵性能对比20-23
• 2.2.1 系统效率20-22
• 2.2.2 系统造价22
• 2.2.3 热输出温度及循环动力源22-23
• 2.3 其他方式23-27
• 2.3.1 吸收-压缩循环方式23-24
• 2.3.2 有机朗肯-蒸汽压缩循环方式24-27
• 2.4 蒸汽压缩式热泵高温化的限制因素及措施27-31
• 2.4.1 限制因素27-30
• 2.4.2 技术措施30-31
• 2.5 小结31-33
• 第三章 中高温热泵工况压缩机性能实验研究33-48
• 3.1 实验系统介绍33-34
• 3.2 实验台存在问题及改进措施34-38
• 3.2.1 压缩机回油问题及改进措施34-37
• 3.2.2 充灌量的确定问题37-38
• 3.2.3 其他改动38
• 3.3 实验参数测量及循环性能计算方法38-39
• 3.4 实验方案39
• 3.5 实验结果与分析39-47
• 3.5.1 HFC134a 实验部分39-42
• 3.5.2 压缩机性能对比实验42-47
• 3.6 小结47-48
• 第四章 中高温热泵两级循环性能理论分析48-59
• 4.1 中高温热泵循环方式考察重点48
• 4.2 两级循环方式介绍48-50
• 4.3 工质的干湿性的计算方法50
• 4.4 两级循环算例50-53
• 4.4.1 单级循环计算结果50-51
• 4.4.2 两级循环计算结果51-53
• 4.5 两级循环在不同冷凝温度、变循环温升下的循环性能53-58
• 4.5.1 HFC245fa 的干湿性54
• 4.5.2 计算结果54
• 4.5.3 讨论54-57
• 4.5.4 中高温热泵采用两级循环方式的可行性57-58
• 4.6 小结58-59
• 第五章 结论与建议59-61
• 5.1 结论59-60
• 5.2 建议60-61
• 参考文献61-69
• 符号表69-70
• 发表论文和参加科研情况说明70-71
• 附录71-72
• 致谢72

【参考文献】

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本文编号：488324