太阳能热泵多功能复合系统仿真研究

发布时间：2020-10-09 05:33

　　直膨式太阳辅助热泵多功能复合机(DX-SAHPM)是一种将太阳辐射能与空气能热泵有机结合、技术重组与整核的双热源热泵与热泵热水器复合系统,是新型的高效环保的绿色节能装置。在前期研究成果的基础上,本文主要采用理论分析、数学建模与仿真分析的方法对其进行更为深入的理论研究,为我国该技术产品研究开发奠定了一定的技术基础,对于促进我国社会经济及其可持续发展,具有重要的战略意义。本文在深入分析DX-SAHPM热泵系统的结构及其工作原理的基础上,针对前期研究中系统存在的两个突出问题,即集热器面积与压缩机容量不匹配以及传统节流机构毛细管不能满足流量调节需要,以提高系统的经济性及运行性能为目标,采用裸板式太阳能集热器来代替真空管式集热器,将节流元件改为电子膨胀阀,对实验装置进行优化改进。在此基础上,通过将DX-SAHPM热泵系统与常规空气源热泵进行结构比较,首次提出DX-SAHPM系统是普通空气源热泵(HP)的扩展与延伸的概念,二者在结构组成、运行机理上具有一定程度的相似性。从DX-SAHPM系统供热模式下的工作循环出发,基于两相区流型及换热规律变化,采用分布参数法建立了太阳能集热器、蒸发器和冷凝器的动态参数模型,用集中参数法建立了压缩机和电子膨胀阀的数学模型。在此基础上,对模型中的偏微分方程组进行了离散化处理,通过寻求合适的求解方法,确立初始条件、边界条件、平衡约束条件以及仿真算法设计,实现了整个系统模型方程的求解。利用计算机C语言编写了系统的仿真程序,从而对系统进行模拟计算。仿真结果表明,利用所建立的模型一方面可以对太阳能热泵多功能复合机的性能进行动态模拟分析,为系统装置的优化奠定良好的基础。另一方面通过数学仿真分析与计算,从结构参数(太阳能集热器面积、水箱容积)、运行参数(压缩机转速、电子膨胀阀开度)以及环境参数(太阳能辐射强度、环境温度)出发,系统地分析了这些参数对DX-SAHPM主要热力性能的影响,揭示了由结构参数、运行参数以及环境参数改变而引起系统热力性能变化的内在客观规律。本文研究所取得的阶段性成果,为太阳能热泵多功能复合机运行控制可靠的方案制定及其优化设计提供了可靠的理论依据。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TU831;TK513
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 直膨式太阳能辅助热泵技术国内外研究现状及发展趋势
    1.3 课题主要研究内容与方法
2 DX-SAHPM实验系统介绍
    2.1 概述
    2.2 DX-SAHPM实验装置组成及工作原理
    2.3 DX-SAHPM系统主要技术特点
    2.4 系统循环热力学描述
    2.5 本章小结
3 DX-SAHPM系统数学建模与求解
    3.1 热泵空调系统建模与仿真概述
    3.2 数学模型建立
    3.3 数学模型求解
    3.4 本章小结
4 DX-SAHPM系统仿真特性分析
    4.1 概述
    4.2 仿真初始参数选取
    4.3 DX-SAHPM系统动态性能模拟
    4.4 参数变化对系统热力性能影响
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 课题展望
致谢
参考文献
硕士在读期间发表论文及从事科研情况

【引证文献】