基于经济器优化设计的准二级压缩热泵空调系统理论研究
发布时间：2021-11-06 01:07
代步工具的发展,加速了能源危机的急剧扩大,寻找新型能源是必经之路。纯电动汽车通过电池组直接驱动电动机运转,进而推动汽车行驶。在电动汽车辅助设备中汽车空调耗能最大,所以设计开发出一套稳定、节能、高效的热泵空调系统就显得至关重要,目前带经济器的准二级压缩热泵空调系统引起了研究者的广泛关注。基于此对准二级压缩热泵空调系统及中间换热器进行研究,本文主要内容如下:针对实验用制冷剂R410A,利用p-h图对普通热泵型空调系统与准二级压缩热泵型空调系统进行对比分析,运用相关软件确定所需的状态参数并借助相关公式,对补气热泵型空调系统进行理论定量计算分析。通过改变补气方式、相对补气量、蒸发温度及冷凝温度等参数,研究其对系统制热量、压缩机耗功量及制热能效比COP的影响,对后期补气型热泵空调系统的研究奠定基础。研究发现:制热量和压缩机耗功量随蒸发温度的变化趋势基本一致,在相同的蒸发温度下,补气时的COP比不补气时的COP要高;随着相对补气量的增加系统COP先增大后减小,在相对补气量为0.25时,系统COP达到最大,最大值为4.248;降低蒸发温度或升高冷凝温度,系统的制热量均会增加,且蒸发温度的变化对系统制...
【文章来源】：中原工学院河南省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普通热泵空调系统压焓图
12图2.3准二级压缩热泵空调系统压焓图假定从冷凝器流出的制冷剂状态恒为饱和液态从蒸发器流出的制冷剂状态恒为饱和气态，从经济器流出的补路制冷剂(压缩机补入)的状态也恒为饱和气态[40]，如图2.3所示。主路制冷剂点4到点5的过冷度为5℃，忽略管路流动阻力。数学表达如下：蒸发器侧制冷量：()e105Q=mhh(2.6)式中：eQ——蒸发器中换热量，kW；1m——蒸发器中制冷剂的流量，即压缩机吸入口的流量，kg/s；0h——蒸发器出口制冷剂焓值，kJ/kg；5h——蒸发器入口制冷剂焓值，kJ/kg；在中间经济器与外界无换热的情况下，认为中间经济器保温效果良好，即主路的散热量等于补路所吸收的热量，则中间换热器换热量：()()m264145Q=mhh=mhh(2.7)式中：mQ——中间经济器换热量，kW；6h——中间换热器出口补路制冷剂焓值，kJ/kg；4h——冷凝器出口制冷剂焓值，kJ/kg；5h——中间换热器出口主路制冷剂焓值，kJ/kg；2m——中间经济器补路中制冷剂的流量，即压缩机补入的流量，kg/s；相对补气量为
233．中间经济器的数值模拟及实验验证3.1中间经济器模型的建立与计算实验中用中间经济器为波纹板式换热器，是一种高效节能的换热器，在医药、食品、动力、造船、合成纤维、冶金等领域有着广泛的应用[42]。板式换热器与其他类型的换热器比较，在相同的面积下，传热系数更大、重量更轻、同时便于拆卸和清洗[43]等优点，有着较广泛的发展前景。在现有板式换热器中，人字形波纹板式换热器引起了国内外研究者的广泛关注，研究方法主要是将实验测试的数据进行对比分析。由于板式换热器内流道间的流动形式复杂，通过大量实验也只能测量出进出口侧的温度、压力、速度等参数，受实验条件及结构参数的限制，对于结构的优化设计不可能通过实验完成，但数值模拟在需要较少的人力、物力的同时，还可以直观模拟出内部流体的温度、压力及速度等状态参数的变化，数值模拟对于板式换热器的优化设计及开发制造有着重要的指导作用。3.1.1物理模型建立人字形波纹板片上下叠放，组成周期变化的矩形通道。选取其中的四个循环周期为一单元，对上下两片波纹板片组成的流道建立三维模型进行数值模拟分析。波纹板片模型截面图如图3.1所示，热流体从上部流道左侧进入右侧流出，冷流体从下部流道右侧进入左侧流出，冷热流体流道内形成逆向周期性变化的不规则流动。在流体流动过程中，不可避免的形成交叉、曲折等不规则流动，增加扰动使流体在较低流速下就能达到较高的湍流强度。图3.1波纹板片模型截面图在结构参数中，波纹深度h、波纹倾角β、波纹间距P对其换热效率的影响较大，为此探求它们对板式换热器换热效率的影响，板片的主要结构如图3.2所示，其中模拟过程中，波纹深度h取3～6mm(即3、4、5、6mm)，波纹倾角β取
【参考文献】：
期刊论文
[1]人字形板式换热器流道传热特性及参数优化[J]. 杨艳霞,马晴婵,左玉清. 农业工程学报. 2019(21)
[2]中压补气技术应用于客车用空调器的实验研究[J]. 崔四齐,刘寅,周光辉. 热科学与技术. 2019(05)
[3]基于适定工质的准二级压缩循环在高温工况下的特性研究[J]. 杨兴林,李自强,赵海波,沈九兵. 流体机械. 2019(09)
[4]带经济器的准二级压缩在轨道车辆变频空调上的应用研究[J]. 金甜甜,刘美堂,何会斌. 制冷与空调. 2018(09)
[5]准二级压缩热泵的研究现状[J]. 刘业凤,荆岩岩. 建筑节能. 2018(07)
[6]基于准二级压缩空气源热泵热水器的热力性能实验研究[J]. 尹应德,朱冬生,孙晋飞,唐壁奎,韦子杰,宁明均. 高校化学工程学报. 2018(01)
[7]机载准二级压缩蒸发循环制冷技术[J]. 杨国茹,夏文庆,张行. 南京航空航天大学学报. 2017(S1)
[8]板式换热器传热特性的数值模拟研究[J]. 张玉宝. 制冷. 2017(02)
[9]带闪蒸器补气的R134a准二级压缩制冷/热泵系统实验研究[J]. 柴玉鹏,马国远,许树学,丁若晨,俞丽华. 制冷学报. 2017(02)
[10]板式换热器传热特性数值模拟与参数优化[J]. 张玉宝,徐海洋. 真空与低温. 2016(05)
本文编号：3478860
【文章来源】：中原工学院河南省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普通热泵空调系统压焓图
12图2.3准二级压缩热泵空调系统压焓图假定从冷凝器流出的制冷剂状态恒为饱和液态从蒸发器流出的制冷剂状态恒为饱和气态，从经济器流出的补路制冷剂(压缩机补入)的状态也恒为饱和气态[40]，如图2.3所示。主路制冷剂点4到点5的过冷度为5℃，忽略管路流动阻力。数学表达如下：蒸发器侧制冷量：()e105Q=mhh(2.6)式中：eQ——蒸发器中换热量，kW；1m——蒸发器中制冷剂的流量，即压缩机吸入口的流量，kg/s；0h——蒸发器出口制冷剂焓值，kJ/kg；5h——蒸发器入口制冷剂焓值，kJ/kg；在中间经济器与外界无换热的情况下，认为中间经济器保温效果良好，即主路的散热量等于补路所吸收的热量，则中间换热器换热量：()()m264145Q=mhh=mhh(2.7)式中：mQ——中间经济器换热量，kW；6h——中间换热器出口补路制冷剂焓值，kJ/kg；4h——冷凝器出口制冷剂焓值，kJ/kg；5h——中间换热器出口主路制冷剂焓值，kJ/kg；2m——中间经济器补路中制冷剂的流量，即压缩机补入的流量，kg/s；相对补气量为
233．中间经济器的数值模拟及实验验证3.1中间经济器模型的建立与计算实验中用中间经济器为波纹板式换热器，是一种高效节能的换热器，在医药、食品、动力、造船、合成纤维、冶金等领域有着广泛的应用[42]。板式换热器与其他类型的换热器比较，在相同的面积下，传热系数更大、重量更轻、同时便于拆卸和清洗[43]等优点，有着较广泛的发展前景。在现有板式换热器中，人字形波纹板式换热器引起了国内外研究者的广泛关注，研究方法主要是将实验测试的数据进行对比分析。由于板式换热器内流道间的流动形式复杂，通过大量实验也只能测量出进出口侧的温度、压力、速度等参数，受实验条件及结构参数的限制，对于结构的优化设计不可能通过实验完成，但数值模拟在需要较少的人力、物力的同时，还可以直观模拟出内部流体的温度、压力及速度等状态参数的变化，数值模拟对于板式换热器的优化设计及开发制造有着重要的指导作用。3.1.1物理模型建立人字形波纹板片上下叠放，组成周期变化的矩形通道。选取其中的四个循环周期为一单元，对上下两片波纹板片组成的流道建立三维模型进行数值模拟分析。波纹板片模型截面图如图3.1所示，热流体从上部流道左侧进入右侧流出，冷流体从下部流道右侧进入左侧流出，冷热流体流道内形成逆向周期性变化的不规则流动。在流体流动过程中，不可避免的形成交叉、曲折等不规则流动，增加扰动使流体在较低流速下就能达到较高的湍流强度。图3.1波纹板片模型截面图在结构参数中，波纹深度h、波纹倾角β、波纹间距P对其换热效率的影响较大，为此探求它们对板式换热器换热效率的影响，板片的主要结构如图3.2所示，其中模拟过程中，波纹深度h取3～6mm(即3、4、5、6mm)，波纹倾角β取
【参考文献】：
期刊论文
[1]人字形板式换热器流道传热特性及参数优化[J]. 杨艳霞,马晴婵,左玉清. 农业工程学报. 2019(21)
[2]中压补气技术应用于客车用空调器的实验研究[J]. 崔四齐,刘寅,周光辉. 热科学与技术. 2019(05)
[3]基于适定工质的准二级压缩循环在高温工况下的特性研究[J]. 杨兴林,李自强,赵海波,沈九兵. 流体机械. 2019(09)
[4]带经济器的准二级压缩在轨道车辆变频空调上的应用研究[J]. 金甜甜,刘美堂,何会斌. 制冷与空调. 2018(09)
[5]准二级压缩热泵的研究现状[J]. 刘业凤,荆岩岩. 建筑节能. 2018(07)
[6]基于准二级压缩空气源热泵热水器的热力性能实验研究[J]. 尹应德,朱冬生,孙晋飞,唐壁奎,韦子杰,宁明均. 高校化学工程学报. 2018(01)
[7]机载准二级压缩蒸发循环制冷技术[J]. 杨国茹,夏文庆,张行. 南京航空航天大学学报. 2017(S1)
[8]板式换热器传热特性的数值模拟研究[J]. 张玉宝. 制冷. 2017(02)
[9]带闪蒸器补气的R134a准二级压缩制冷/热泵系统实验研究[J]. 柴玉鹏,马国远,许树学,丁若晨,俞丽华. 制冷学报. 2017(02)
[10]板式换热器传热特性数值模拟与参数优化[J]. 张玉宝,徐海洋. 真空与低温. 2016(05)
本文编号：3478860
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3478860.html
