太阳能-空气双热源单级压缩二氧化碳热泵热水器系统特性研究

发布时间：2021-05-08 21:01

　　随着人们对生活环境的日益重视,人们开始寻求对环境无污染的制冷剂。由于氢氟氯烃HCFC、氢氟烃HCF对大气造成的严重污染、臭氧层的严重破坏,造成温室效应,这类制冷剂通过各国制定的相关法律被禁止或减少使用。所以人类开始寻求无毒、对环境无污染的并且符合取之不尽用之不竭的新型制冷剂。从十九世纪CO2作为制冷剂走入大家的视野,它的导热性能良好,热稳定性能比较高,GWP为1,ODP为0,是一种无毒不易燃的新型、绿色环保制冷剂。太阳能作为一种大自然特有的热能,被广泛的应用于热泵系统中,将两者的结合是否能够提高系统效率和节约能源。本文将对太阳能-空气双热源单级压缩CO2热泵热水器系统进行研究。本文通过对太阳能-空气双热源单级压缩二氧化碳热泵热水器系统中的压缩机、节流阀、气冷器的数学模型、双热源复合换热器分别建立了数学模型,其中气冷器、双热源复合换热器使用分布参数法。通过模拟运行双热源模式、单一太阳能模式、单一空气源模式三种供热模式,对比分析三种供热模式在相同太阳能进水温度下系统制热量、系统COP、用户侧出水温度的数据对比;在相同太阳能热水进水流量下系统制热量、系统COP、用户侧出水温度的数据对比。通过... 

【文章来源】：中原工学院河南省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 研究内容
2.太阳能-空气双热源单级压缩CO_2热泵热水器系统设计
    2.1 二氧化碳制冷剂特性
        2.1.1 CO_2发展历程
        2.1.2 CO_2制冷循环
    2.2 双热源热泵系统耦合形式
        2.2.1 直接耦合
        2.2.2 间接耦合
    2.3 系统设计
        2.3.1 空气源热泵模式
        2.3.2 太阳能热泵模式
        2.3.3 太阳能-空气双热源模式
3.工质热物性参数数学模型
    3.1 制冷剂热物性参数计算
        3.1.1 CO_2饱和蒸汽压和饱和温度数学模型
        3.1.2 CO_2饱和液体焓数学模型
        3.1.3 CO_2饱和气体焓数学模型
        3.1.4 CO_2液体密度数学模型
        3.1.5 CO_2定压比热数学模型
        3.1.6 CO_2动力粘度数学模型
        3.1.7 CO_2导热系数数学模型
    3.2 乙二醇溶液热物性参数计算
        3.2.1 乙二醇溶液定压比热数学模型
        3.2.2 乙二醇溶液密度数学模型
        3.2.3 乙二醇溶液动力粘度数学模型
        3.2.4 乙二醇溶液导热系数数学模型
    3.3 空气热物性参数计算
        3.3.1 空气密度数学模型
        3.3.2 空气定压比热数学模型
        3.3.3 空气动力粘度数学模型
        3.3.4 空气导热系数数学模型
        3.3.5 空气焓数学模型
4.太阳能-空气双热源单级压缩CO_2热泵热水器的数学模型
    4.1 压缩机数学模型
    4.2 气冷器数学模型
        4.2.1 模型假设
        4.2.2 微元方程式
        4.2.3 制冷剂侧传热系数
        4.2.4 水侧换热系数
        4.2.5 气冷器仿真算法设计
    4.3 节流阀的数学模型
    4.4 双热源复合换热器数学模型
        4.4.1 基本模型
        4.4.2 微元计算公式
        4.4.3 换热系数
    4.5 系统数学模型
5.模拟结果分析
    5.1 模拟结果的可靠性分析
        5.1.1 实验装置
        5.1.2 实验工况
        5.1.3 模拟结果可靠性分析
    5.2 模拟结果分析
        5.2.1 单一空气源运行模式
        5.2.2 双热源模式运行分析
        5.2.3 单一太阳能源模式运行分析
    5.3 最佳运行模式分析
6.结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录:攻读硕士学位期间的研究
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]跨临界CO2空气源热泵系统性能研究[J]. 赵宗彬,宋昱龙,包继虎,陆磊,李宏哲,郭扬,朱丰雷.  制冷学报. 2018(02)
[2]压缩机在制冷与空调行业的应用现状研究[J]. 李强,王战友.  科协论坛(下半月). 2011(07)
[3]CO2跨临界双级压缩/喷射制冷循环热力学分析[J]. 谢英柏,刘迎福,汤建成,孙刚磊.  太阳能学报. 2011(05)
[4]跨临界CO2活塞压缩机阀片运动特性的实验研究[J]. 马元,张波,彭学院,邢子文.  西安交通大学学报. 2011(03)
[5]二氧化碳跨临界循环系统用新型膨胀机的研发[J]. 姜云涛,马一太,李敏霞,王伟.  制冷学报. 2010(05)
[6]带回热器的高效跨临界CO2水-水热泵的实验研究[J]. 姜云涛,马一太,刘和成,张鹏.  天津大学学报. 2010(04)
[7]环保型CO2跨临界带膨胀机制冷循环性能研究[J]. 谢英柏,孙刚磊,宗露香,靳光亚.  环境科学与技术. 2010(03)
[8]CO2空气源热泵热水器的研究现状及展望[J]. 刘圣春,马一太,管海清.  制冷与空调. 2008(02)
[9]浅谈世界能源危机及中国的战略抉择[J]. 白少成.  实验科学与技术. 2006(S1)
[10]一种新型自由活塞式膨胀机的研制及试验研究[J]. 张波,彭学院,张芳玺,邢子文,束鹏程.  西安交通大学学报. 2006(07)

硕士论文
[1]单级压缩二氧化碳热泵热水器系统运行特性研究[D]. 朱昱衡.中原工学院 2018
[2]带喷射器的跨临界CO2热泵系统的变工况研究[D]. 魏晋.浙江大学 2016
[3]二氧化碳空气源热泵性能研究[D]. 张维娜.兰州交通大学 2015
[4]跨临界CO2热泵与太阳能热水系统的耦合分析[D]. 许晨琛.长安大学 2014
[5]太阳能辅助跨临界CO2热泵系统的理论分析和优化研究[D]. 欧阳晶莹.华北电力大学 2013
[6]双热源太阳能热泵模式研究[D]. 陈卫星.南京理工大学 2004



本文编号：3175995