相变蓄热在太阳能热泵供热系统中的应用研究

发布时间：2021-08-11 10:57

　　随着太阳能热泵供热技术的发展,太阳能热泵系统中蓄热技术的研究也得到了越来越多的关注。本文对太阳能相变蓄热热泵供热系统进行了各部件的理论分析、模拟计算和实验研究,主要研究了以下几个方面：相变蓄热材料的蓄/放热特性、相变蓄热装置的蓄/放热特性、太阳能相变蓄热热泵供热系统的能量转换和相变蓄热装置对热泵性能的影响等。基于Fluent软件对圆柱形相变蓄热体的蓄/放热过程进行了模拟,探讨了恒壁温下相变蓄热体直径对相变蓄热体熔化放热时间的影响；相变蓄热体不同间距对放热的影响；相变蓄热装置的放热过程；影响相变蓄热装置放热性能的因素等。模拟结果表明：随着相变蓄热体直径的增大,恒壁温下相变蓄热体的蓄/放热时间延长。为了充分利用相变蓄热材料的相变放热量,应该尽量减小相变蓄热体的直径；随着相变蓄热体间距的增大,相变蓄热体周围热媒体的温度升高越快；相变蓄热装置中,影响装置放热性能的因素较多,但当相变材料和热媒体确定后,主要的影响因素为相变蓄热材料的形状尺寸和热媒体的流速。随着相变体直径的增大,热媒体流速的减小,相变蓄热装置的放热时间将增长,反之减小。综上所述,对于相变材料直径的确定应根据实际情况而定,在保证蓄热... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
符号说明
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
        1.1.1 太阳能蓄热技术
        1.1.2 太阳能热泵技术
    1.2 研究的意义
    1.3 课题研究现状
        1.3.1 太阳能热泵的研究现状
        1.3.2 相变蓄热技术研究现状
    1.4 本课题主要研究的内容
第二章 太阳能相变蓄热热泵供热系统各部件的理论分析及模型选择
    2.1 太阳能集热系统
        2.1.1 太阳能集热器的热平衡方程
        2.1.2 太阳能集热器的效率计算
        2.1.3 太阳能集热器的安装方位角和倾角的确定
        2.1.4 太阳能集热器的采光面积确定
    2.2 相变蓄热水箱蓄热能力计算和相变传热理论介绍及模型选择
        2.2.1 相变材料的确定
        2.2.2 相变蓄热水箱的蓄热能力计算
        2.2.3 相变传热理论简介及模型选择
    2.3 水源热泵计算模型
    2.4 房间负荷数学模型
    2.5 太阳能相变蓄热热泵供热系统的运行模式
    2.6 小结
第三章 相变蓄热材料及蓄热装置的fluent模拟
    3.1 Fluent软件及相变模拟介绍
    3.2 圆柱体相变蓄热单元恒壁温下蓄热过程模拟
        3.2.1 物理模型和数学模型的建立
        3.2.2 熔化过程的模拟分析
    3.3 热媒体与蓄热体耦合情况下蓄热体间距对放热的影响
    3.4 内部有相变蓄热材料的相变蓄热水箱放热模拟
        3.4.1 蓄热体直径对放热时间影响的计算结果分析
        3.4.2 进口流速对放热时间影响的计算结果分析
        3.4.3 分层水箱与相变蓄热水箱放热工况的模拟
    3.5 小结
第四章 太阳能相变蓄热热泵供热系统trnsys模拟
    4.1 Trnsys软件介绍
    4.2 太阳能相变蓄热热泵供热系统仿真模型的建立
        4.2.1 各控制器的控制策略
        4.2.2 仿真模型标准部件
        4.2.3 仿真参数设置
        4.2.4 模拟用气象数据
    4.3 太阳能相变蓄热热泵供热系统的模拟及分析
        4.3.1 典型日模拟计算
        4.3.2 采暖期各月模拟计算
    4.4 小结
第五章 太阳能相变蓄热热泵供热系统实验研究
    5.1 实验系统
    5.2 实验系统运行原理
    5.3 数据采集
    5.4 实验研究内容
    5.5 实验过程及数据分析
        5.5.1 太阳能集热系统的相变蓄/放热研究
        5.5.2 单独相变装置放热研究
        5.5.3 相变蓄热热泵供热研究
    5.6 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
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【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能热泵机组内蒸发器的模型与仿真研究[J]. 董华,万清,周恩泽,范波.  青岛理工大学学报. 2010(04)
[2]太阳能热水采暖蓄热水箱温度分层分析[J]. 王登甲,刘艳峰.  建筑热能通风空调. 2010(01)
[3]圆柱形壳管式相变蓄热单元的蓄热特性研究[J]. 姜益强,齐琦,姚杨,马最良.  太阳能学报. 2008(01)
[4]直膨式太阳能热泵热水器实验研究及经济性分析[J]. 孙振华,王如竹,翟晓强.  上海电力. 2007(05)
[5]发展绿色建材利国利民[J]. 夏建萍,陆娴婷,李勇.  新型建筑材料. 2006(10)
[6]石蜡相变材料在同心环隙管内的基本传热行为[J]. 张月莲,郑丹星.  北京化工大学学报(自然科学版). 2006(02)
[7]太阳能热泵热水装置试验研究与应用分析[J]. 李舒宏,武文彬,张小松,殷勇高.  东南大学学报(自然科学版). 2005(01)
[8]太阳能热泵系统运行工况的模拟研究[J]. 余延顺,马最良,廉乐明.  流体机械. 2004(05)
[9]太阳吸收涂层与真空集热管的热性能[J]. 殷志强,严习元,陈腾华,赵铁松,安瑞红,唐轩.  太阳能学报. 1996(01)
[10]太阳能热泵供热水系统的实验研究[J]. 赵军,马一太,郑宗和,方承超.  太阳能学报. 1993(04)

硕士论文
[1]太阳能热泵地板辐射采暖系统特性与优化研究[D]. 程磊.太原理工大学 2011
[2]石蜡圆管外相变蓄热与释热规律的研究[D]. 郭英利.天津大学 2008
[3]太阳能相变蓄热槽的数值模拟研究[D]. 熊辉东.郑州大学 2006
[4]相变蓄热技术及理论在空调蓄热装置中的应用研究[D]. 蹇瑞欢.北京工业大学 2004
[5]采用新型相变材料蓄热槽蓄放热特性数值计算方法探讨[D]. 王昊.北京工业大学 2003
[6]固体相变蓄热材料的蓄热和放热性能研究[D]. 李曾敏.重庆大学 2002



本文编号：3336037