帶有涂層蒸發(fā)器的直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)的實驗研究

【摘要】：當前,家用空調(diào)成為家庭用電的主要電器,其耗電量在家庭用電總量中占有最大的比例。然而,空調(diào)器在冬季工況運行時,其制熱效率往往受到外界環(huán)境的制約,導致其效率不高,造成電能的浪費。因此如何使得空調(diào)器在低溫環(huán)境下穩(wěn)定運行以及獲得較高的COP是當前的研究課題之一。 在本文中,作者將太陽能引入到室外蒸發(fā)器的換熱中,構(gòu)成一種新型結(jié)構(gòu)的直膨式太陽能熱泵(Direct Expansion Solar Assisted Heat Pump,簡稱DX-SAHP)。為了能夠直接利用太陽能,設(shè)計并加工兩塊帶有涂層的蒸發(fā)器,以及與其做對照的光板蒸發(fā)器。由于該系統(tǒng)的蒸發(fā)器能夠直接吸收太陽能改善低溫環(huán)境下蒸發(fā)器的換熱,提高DX-SAHP系統(tǒng)的制熱COP。為研究該系統(tǒng)在低溫工況下的制熱性能和蒸發(fā)器的換熱性能,本文在帶有太陽能模擬器的焓差實驗室中進行了相關(guān)的實驗。通過對不同工況下DX-SAHP系統(tǒng)進行實驗,并對其實驗結(jié)果進行分析。 本文的研究工作主要有以下兩個方面： (1)設(shè)計并加工蒸發(fā)器以及構(gòu)建熱泵部件模型。在分析了原有熱泵空調(diào)系統(tǒng)各參數(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計并加工用于作對比實驗的光板蒸發(fā)器和涂層蒸發(fā)器(各兩塊),并對系統(tǒng)所需制冷劑的充注量做了相關(guān)的計算。為保證涂層蒸發(fā)器有足夠的面積,本文采用了單排管蒸發(fā)器。其尺寸和結(jié)構(gòu)則參照原有熱泵的蒸發(fā)器進行設(shè)計計算,在驗證涂層蒸發(fā)器的換熱系數(shù)能夠滿足實驗要求后,本文采用翅片間距為2mm的蒸發(fā)器作為實驗所用的蒸發(fā)器。此外,為對熱泵系統(tǒng)的理論作進一步的了解,在實驗前期構(gòu)建各部件的理論模型,為實驗模擬和分析提供理論基礎(chǔ)。 (2)搭建實驗測試平臺并對不同工況下的熱泵系統(tǒng)進行制熱性能以及涂層蒸發(fā)器的換熱性能進行實驗研究。在帶有太陽能模擬器的焓差實驗室中搭建了此次實驗測試平臺。該測試平臺具有兩種運行模式：常規(guī)熱泵運行模式和太陽能熱泵運行模式。本次實驗主要對低溫高濕工況下,兩種運行模式下的熱泵系統(tǒng)在進行實驗測試,并將實驗結(jié)果進行分析。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 涂層蒸發(fā)器 直膨式熱泵 制熱性能
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU831;TK519
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景和意義10-12
• 1.2 太陽能熱泵技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展12-18
• 1.2.1 間膨式太陽能熱泵系統(tǒng)13-16
• 1.2.2 直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)16-18
• 1.3 常規(guī)熱泵的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本文的工作19-20
• 第二章 直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)的原理和組成20-37
• 2.1 常規(guī)熱泵系統(tǒng)的原理20-30
• 2.1.1 蒸氣壓縮式熱泵的理論循環(huán)22-25
• 2.1.2 蒸氣壓縮式理論循環(huán)的熱力計算25-26
• 2.1.3 蒸氣壓縮式的實際循環(huán)26-28
• 2.1.4 蒸氣壓縮式熱泵實際循環(huán)的熱力計算28-30
• 2.2 太陽能熱泵原理及其部件模型30-36
• 2.2.1 太陽能熱泵工作原理30-31
• 2.2.2 太陽能熱泵各部件模型31-36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 第三章 帶有涂層蒸發(fā)器的熱泵系統(tǒng)設(shè)計與計算37-47
• 3.1 熱泵系統(tǒng)計算所需參數(shù)37-38
• 3.1.1 原熱泵系統(tǒng)的型號參數(shù)37
• 3.1.2 室外蒸發(fā)器的參數(shù)37-38
• 3.2 實驗所需的涂層蒸發(fā)器的設(shè)計計算38-44
• 3.2.1 原熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器參數(shù)計算38-39
• 3.2.2 涂層蒸發(fā)器的設(shè)計計算39-43
• 3.2.3 實驗裝置的制冷劑充注量43-44
• 3.3 吸收性涂層的選擇44-46
• 3.3.1 黑鎳涂層的光學性質(zhì)45
• 3.3.2 黑鉻涂層的光學性質(zhì)45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 直膨式熱泵系統(tǒng)的實驗平臺搭建和分析47-63
• 4.1 實驗平臺搭建47-53
• 4.1.1 熱泵系統(tǒng)的搭建47-48
• 4.1.2 實驗測試和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)48-51
• 4.1.3 焓差實驗室測試原理51-53
• 4.2 實驗結(jié)果分析53-63
• 4.2.1 相同輻照下兩種蒸發(fā)器進出口溫度的變化53-56
• 4.2.2 不同濕度條件下涂層蒸發(fā)器的研究分析56-57
• 4.2.3 不同輻照工況下涂層蒸發(fā)器的研究分析57-59
• 4.2.4 相同室外條件下兩種蒸發(fā)器的對比分析59-60
• 4.2.5 輻照對系統(tǒng)制熱性能的影響60-61
• 4.2.6 環(huán)境溫度對系統(tǒng)制熱性能的影響61-63
• 第五章 全文總結(jié)與展望63-65
• 參考文獻65-68
• 致謝68-69
• 在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果69

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