太陽能壓縮式熱泵系統(tǒng)性能研究

【摘要】：隨著我國經濟的快速發(fā)展,長期使用煤炭等化石燃料造成的環(huán)境污染和能源短缺已經成為制約我國經濟發(fā)展的主要難題。太陽能由于其清潔無污染、儲量豐富、等優(yōu)點越來越受到社會的關注,太陽能與熱泵技術的結合是目前綜合利用太陽能的一項主要內容。以太陽能壓縮式熱泵系統(tǒng)為研究對象,基于VB語言,編制了R134a、R1234yf和CO2三種制冷劑的串聯式和并聯式太陽能壓縮式熱泵系統(tǒng)性能分析程序。分析了太陽能輻射強度、蒸發(fā)溫度、冷凝壓力、壓縮機排氣壓力和節(jié)流壓差對太陽能壓縮式熱泵系統(tǒng)性能的影響。建立了太陽能壓縮式熱泵各部件的火用損失分析模型,對系統(tǒng)各部件的火用損失進行了分析。利用Fluent軟件對太陽能壓縮式熱泵系統(tǒng)中的儲熱水箱進行了溫度場模擬,研究了不同進口流速和不同進口水溫下的儲熱水箱內部的溫度場變化。研究表明,并聯式系統(tǒng)的儲熱水箱水溫從8:00開始持續(xù)升高,到13:00左右,水溫保持在60℃左右。并聯式系統(tǒng)的COP小于串聯式系統(tǒng)的COP;串聯式系統(tǒng)火用損失要大于并聯式系統(tǒng),在R134a串聯式和并聯式系統(tǒng)中,太陽能集熱器和壓縮機分別為火用損失最大的部件,在CO2串聯式和并聯式系統(tǒng)中,冷凝器和壓縮機分別為火用損失最大的部件;儲熱水箱進口流速越小溫度分層越明顯,出水溫度越高,熱利用效率越高,流速為1m/s的時候水箱溫度分層最明顯;隨著冷熱水進口水溫的升高,儲熱水箱內的溫度場并無明顯變化,溫度分層也無明顯加深或降低,單純提高進口水溫對提高系統(tǒng)熱利用效率無直接影響。研究結果為開發(fā)高效太陽能壓縮式熱泵系統(tǒng)提供理論依據。 【關鍵詞】：太陽能壓縮式熱泵 并聯式 串聯式 性能分析 火用損失 數值模擬
【學位授予單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU831;TK519
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 文獻綜述10-20
• 1.1 課題研究背景10-17
• 1.1.1 我國的一次能源現狀與能耗10-11
• 1.1.2 太陽能的特點及利用技術11-12
• 1.1.3 我國太陽能的分布12-13
• 1.1.4 太陽能熱泵系統(tǒng)13-17
• 1.2 太陽能熱泵國內外研究現狀17-18
• 1.2.1 國內研究現狀17
• 1.2.2 國外研究現狀17-18
• 1.3 課題研究的內容及意義18-20
• 1.3.1 課題研究內容18-19
• 1.3.2 課題研究意義19-20
• 第2章 太陽能計算的基本理論20-25
• 2.1 太陽能量的傳輸20-21
• 2.2 太陽能相關參數21-22
• 2.2.1 赤緯角和太陽角21
• 2.2.2 太陽常數21
• 2.2.3 集熱面上太陽入射角的計算21-22
• 2.3 太陽能輻射量計算22-24
• 2.4 小結24-25
• 第3章 太陽能熱泵供暖系統(tǒng)設計25-30
• 3.1 建筑采暖熱負荷25-26
• 3.1.1 項目背景25
• 3.1.2 熱負荷計算25-26
• 3.2 系統(tǒng)設計26-29
• 3.2.1 太陽能集熱器面積確定26-27
• 3.2.2 蓄熱水箱的設計27-29
• 3.2.3 集熱系統(tǒng)流量確定29
• 3.3 小結29-30
• 第4章 太陽能壓縮式熱泵系統(tǒng)性能研究30-56
• 4.1 系統(tǒng)介紹30-31
• 4.2 各部件模型及系統(tǒng)效率31-38
• 4.2.1 平板集熱器31-34
• 4.2.2 儲熱水箱34-35
• 4.2.3 蒸發(fā)器35-36
• 4.2.4 壓縮機36
• 4.2.5 冷凝器36-37
• 4.2.6 節(jié)流閥37-38
• 4.2.7 系統(tǒng)效率38
• 4.3 系統(tǒng)性能研究38-45
• 4.3.1 程序設計38-39
• 4.3.2 程序運行界面39-40
• 4.3.3 熱泵循環(huán)各點參數確定40-42
• 4.3.4 串并聯系統(tǒng)性能分析42-45
• 4.4 系統(tǒng)火用分析45-55
• 4.4.1 太陽能壓縮式熱泵系統(tǒng)火用分析模型46-48
• 4.4.2 太陽能壓縮式熱泵各設備火用損失分析48-53
• 4.4.3 太陽能壓縮式熱泵系統(tǒng)火用損失分析53-55
• 4.5 小結55-56
• 第5章 儲熱水箱的數值模擬56-63
• 5.1 物理模型56
• 5.2 控制方程56-57
• 5.3 模型的簡化與假設57
• 5.4 網格劃分和邊界類型設定57-58
• 5.5 模擬工況58-59
• 5.6 模擬結果分析59-62
• 5.7 小結62-63
• 結論63-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67-68
• 導師簡介68-69
• 作者簡介69-70
• 學位論文數據集70

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