变容量直膨式太阳能热泵热水器全工况性能研究

发布时间：2020-06-25 14:05

【摘要】：在科技进步和环保需求的共同驱动下,全球能源消费增速变缓,能源结构向着更清洁、更低碳的方向发展。直膨式太阳能热泵(DX-SAHP)将太阳能集热器与热泵蒸发器有机集成,可以有效提高集热效率和蒸发温度,获得较高性能系数。本文对变容量DX-SAHP系统的运行性能和运行控制方式进行了理论与实验研究,分析了不同运行参数对系统性能的影响,提出了系统运行控制策略,实现了系统优化运行。构建了 DX-SAHP系统实验平台,该平台主要由裸板式集热/蒸发器,变频压缩机,微通道冷凝器、蓄热水箱、电子膨胀阀以及配套设计的数据采集控制系统构成。工质采用制冷剂R134a,充注量为1000g。实验平台的初步运行测试结果表明,系统运行良好,夏季典型工况下系统平均性能系数达到5.43,平均集热效率为1.17。建立了 DX-SAHP系统仿真模型,模型包括制冷剂R134a的物性模型及系统各部件模型。基于MATLAB计算软件,编写了该模型的仿真程序。对仿真模型进行了多工况实验验证,结果表明,系统各运行参数模拟误差低于12%。基于该仿真模型,对实验系统在典型工况下的运行性能进行了模拟分析。模拟结果为,在辐射强度为650 工况下,平均性能系数为5.40,平均集热效率为1.25,在辐射强度为200 W.m-2工况下,平均性能系数为4.00,平均集热效率为3.06,说明DX-SAHP系统在太阳辐射较低的工况下仍具有良好制热能力。对系统运行控制参数进行了模拟研究,包括过热度和压缩机转速,确定了过热度理想控制范围为5～10℃和转速理想运行模式为依据太阳辐射调速的变速运行模式。建立了太阳辐射简化模型,对集热/蒸发器倾角进行了模拟研究,确定了纬度36°附近地区理想倾角范围为45～60°。结合DX-SAHP仿真模型和太阳辐射简化模型,对系统加热时长进行了模拟研究,提出了加热时长与初始水温的线性拟合公式。基于过热度和转速控制,提出了变容量DX-SAHP系统控制策略,全工况实验测试结果表明,控制策略可以准确控制加热时间,获得较高性能系数。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK515
【图文】：

示意图,微通道,换热器结构,示意图

空调、热泵热水器等。其结构形式有平行流管式散热器和三维错流式散热器。逡逑由于外型尺寸较大，微通道水力直径在０．６？１邋ｍｍ，故称为大尺度微通道换热器，逡逑其结构如图１－１所示。逡逑图１－１微通道换热器结构示意图逦图１－２微通道结构示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ逦Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ逡逑ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ邋ｈｅａｔ邋ｅｘｃｈａｎｇｅｒ逦ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ逡逑微通道铝扁管是一种采用精炼铝棒、通过热挤压、经表面喷锌防腐处理，逡逑形成的薄壁多孔扁形管状材料，其结构如图１－２所示。受压力加工技术所限，逡逑可选用的材料也极为有限，主要为铝及铝合金，牌号为丨１００、丨丨９７（Ｄ９７）、３００３逡逑和３丨０２１４（＞１。与常规换热器相比，微通道换热器不仅体积小换热系数大，换热效逡逑率高，可满足更高的能效标准，而且具有优良的耐压性能。目前，生产微通道逡逑换热器的关键技术一－微通道平行流管的生产方法在国内己渐趋成熟，使得微逡逑通道换热器的规模化使用成为可能。逡逑１．２．３直膨式太阳能热泉系统运行控制逡逑ＤＸ－ＳＡＨＰ系统运行过程中，集热／蒸发器在与吸收太阳辐射的同时也与环逡逑境空气存在热量交换

示意图,示意图,微通道,换热器

【相似文献】