直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)性能的優(yōu)化分析

【摘要】：本文在對(duì)大量中外技術(shù)文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,就直膨式太陽(yáng)能輔助熱泵技術(shù)在熱水工程中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究。基于山東科技大學(xué)先進(jìn)熱泵實(shí)驗(yàn)室的前期研究成果,采用理論分析、數(shù)學(xué)建模與仿真分析的方法對(duì)直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能及影響因素進(jìn)行了綜合分析,并針對(duì)直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水技術(shù)工程化應(yīng)用發(fā)展過(guò)程中面臨的顯著問(wèn)題開(kāi)展了一系列的研究工作,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 建立了直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)集中參數(shù)動(dòng)態(tài)仿真模型,對(duì)典型工況下系統(tǒng)平均供熱性能系數(shù)、壓縮機(jī)耗電、熱水加熱耗時(shí)及集熱器平均集熱效率進(jìn)行了仿真計(jì)算。針對(duì)青島地區(qū)典型運(yùn)行工況,利用仿真計(jì)算方法分析了直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)的變?nèi)萘窟\(yùn)行特性,深入研究了壓縮機(jī)運(yùn)行頻率的變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響,進(jìn)而提出系統(tǒng)的變?nèi)萘窟\(yùn)行策略,從而在一定程度上緩解太陽(yáng)輻射的不穩(wěn)定性對(duì)直膨式系統(tǒng)造成的影響。 基于流體力學(xué)管道阻力計(jì)算理論,結(jié)合直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行原理及特點(diǎn),對(duì)太陽(yáng)能集熱／蒸發(fā)器進(jìn)行了流動(dòng)阻力計(jì)算,并由此對(duì)集熱器的連接方式進(jìn)行了比較分析。計(jì)算結(jié)果表明,集熱器采用雙管跨越式連接時(shí),其內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)壓降最為合理,此連接方式可應(yīng)用于工程型直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中集熱器的優(yōu)化布置。 以連續(xù)性方程和動(dòng)量方程為基礎(chǔ),建立了U型及Z型布置時(shí)集熱器分、匯流集管的速度微分方程,在集管摩擦阻降遠(yuǎn)低于支管總阻降的條件下,得出集管壓力分布及支管流量分布解析式,對(duì)比了兩種布置條件下集熱器流量分布特性,分析了影響集熱器流量分布的主要因素,進(jìn)而提出相關(guān)優(yōu)化策略,以實(shí)現(xiàn)集熱器流量的均勻分布。 分別針對(duì)單層蓋板及裸板式集熱器,計(jì)算其有效吸熱量、集熱效率,對(duì)比分析了兩種情況下系統(tǒng)集熱性能及影響因素,提出壓縮機(jī)與集熱器聯(lián)合控制策略,將有、無(wú)透明蓋板的集熱器應(yīng)用于同一系統(tǒng),從而提高系統(tǒng)在低氣溫、高風(fēng)速及太陽(yáng)輻射較弱工況下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)保證集熱器與壓縮機(jī)的動(dòng)態(tài)匹配,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高性能運(yùn)行。 通過(guò)對(duì)直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)比較深入的分析,為太陽(yáng)能熱泵技術(shù)在熱水工程領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣提供了必要的理論和技術(shù)支持,加速了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能熱泵 直膨式 熱水系統(tǒng) 仿真分析 熱力性能
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TK513
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-27
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 DX-SAHP技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)12-26
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容與方法26-27
• 2 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹27-35
• 2.1 SAHPM實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理27-28
• 2.2 SAHPM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的優(yōu)化28-30
• 2.3 系統(tǒng)的熱力學(xué)描述30-34
• 2.4 本章小節(jié)34-35
• 3 直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)仿真分析35-53
• 3.1 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立與求解35-42
• 3.2 系統(tǒng)變?nèi)萘窟\(yùn)行仿真分析42-44
• 3.3 內(nèi)部參數(shù)對(duì)系統(tǒng)熱力性能的影響分析44-48
• 3.4 外部參數(shù)對(duì)系統(tǒng)熱力性能的影響分析48-51
• 3.5 本章小節(jié)51-53
• 4 太陽(yáng)能集熱/蒸發(fā)器壓降計(jì)算、流量分布及性能優(yōu)化研究53-70
• 4.1 太陽(yáng)能集腳蒸發(fā)器壓降計(jì)算及優(yōu)化布置53-57
• 4.2 太陽(yáng)能集掬蒸發(fā)器流量分布研究57-65
• 4.3 太陽(yáng)能集熱/蒸發(fā)器集熱性能優(yōu)化研究65-69
• 4.4 本章小節(jié)69-70
• 5 總結(jié)與展望70-73
• 5.1 全文總結(jié)70-72
• 5.2 課題展望72-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事科學(xué)研究及發(fā)表論文情況79

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