天然氣驅(qū)動VM循環(huán)熱泵的熱力學(xué)優(yōu)化研究

【摘要】：我國采暖能耗巨大,熱泵作為一項高效節(jié)能技術(shù),其應(yīng)用對于能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。天然氣驅(qū)動VM循環(huán)熱泵按VM熱動力閉式氣體回?zé)嵫h(huán)原理工作,為進(jìn)一步提高循環(huán)的性能系數(shù),本文采用熱力學(xué)方法進(jìn)行理想、實際和量子化VM循環(huán)的優(yōu)化研究。 理想VM循環(huán)熱泵的性能系數(shù)隨著中溫?zé)嵩礈囟鹊脑黾佣鴾p小,隨著低溫及高溫?zé)嵩礈囟鹊脑黾佣龃?。在理想VM循環(huán)中,冷腔的最大體積大于熱腔的最大體積,且冷腔中的平均分子數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱腔,所以低溫?zé)嵩礈囟葘π阅芟禂?shù)的影響最大。對于實際VM循環(huán)熱泵,采用純He的COP較高,但氦氖混合氣的運行特性與純He一致,所以在部分場合,可以考慮采用氦氖混合工質(zhì)。EES編程計算結(jié)果表明:當(dāng)工質(zhì)為純He時,回?zé)釗p失和活塞軸向?qū)釗p失,大約是系統(tǒng)總損失的80%。 對內(nèi)可逆VM循環(huán)熱泵,泵熱率受不同的導(dǎo)熱規(guī)律的影響巨大,但各參數(shù)對系統(tǒng)性能影響的定性分析是相同的。當(dāng)泵熱率達(dá)到最大值時,其對應(yīng)的性能系數(shù)并不是最大的。供暖溫度越高,泵熱率越大,但其性能系數(shù)卻是逐漸降低的?；?zé)釙r間系數(shù)與壓縮比的比值增大,則泵熱率減小,其性能系數(shù)增大。 對量子VM循環(huán)熱泵,當(dāng)高溫和中溫等溫路徑上設(shè)置相同的階梯數(shù),且相鄰兩個階梯的占有數(shù)之比也為常數(shù)時,循環(huán)性能系數(shù)最大。當(dāng)熱源溫度給定時,選用頻比較大的氣體做工質(zhì)可提升性能系數(shù)。漏熱會大幅減小性能系數(shù)。當(dāng)忽略回?zé)釙r間時,得到了最佳溫度系數(shù)的表達(dá)式,并推導(dǎo)出最佳泵熱率的熱力學(xué)優(yōu)化準(zhǔn)則。 【關(guān)鍵詞】：天然氣驅(qū)動VM循環(huán)熱泵 有限時間熱力學(xué) 內(nèi)可逆 量子VM循環(huán) 熱力學(xué)優(yōu)化準(zhǔn)則
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TU831
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 本課題的研究背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 天然氣驅(qū)動VM 循環(huán)熱泵10-12
• 1.2.2 有限時間熱力學(xué)12
• 1.3 本課題研究內(nèi)容12-14
• 第2章 天然氣驅(qū)動VM 循環(huán)熱泵的熱力學(xué)分析14-26
• 2.1 天然氣驅(qū)動VM 循環(huán)熱泵14-16
• 2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)14-15
• 2.1.2 工作原理15-16
• 2.1.3 系統(tǒng)優(yōu)點16
• 2.2 理想VM 循環(huán)熱泵的熱力學(xué)分析16-19
• 2.3 熱源溫度對COP 的影響19-20
• 2.4 混合工質(zhì)對COP 的影響20-21
• 2.5 實際VM 循環(huán)熱泵的損失計算21-25
• 2.5.1 計算方法21-24
• 2.5.2 計算結(jié)果24-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 VM 循環(huán)熱泵的內(nèi)可逆循環(huán)優(yōu)化26-34
• 3.1 內(nèi)可逆循環(huán)VM 熱泵的理論模型26-27
• 3.2 循環(huán)周期27-29
• 3.3 內(nèi)可逆性能優(yōu)化29-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第4章 量子VM 循環(huán)熱泵的階梯循環(huán)優(yōu)化34-44
• 4.1 量子VM 循環(huán)的理論模型34-35
• 4.2 經(jīng)典極限下量子VM 階梯循環(huán)的最優(yōu)化35-39
• 4.3 量子VM 循環(huán)的周期39-42
• 4.4 本章小結(jié)42-44
• 第5章 量子VM 循環(huán)熱泵有限時間熱力學(xué)優(yōu)化準(zhǔn)則44-52
• 5.1 量子VM 循環(huán)的優(yōu)化目標(biāo)44-48
• 5.2 量子VM 循環(huán)熱泵的有限時間熱力學(xué)優(yōu)化準(zhǔn)則48-50
• 5.3 本章小結(jié)50-52
• 第6章 結(jié)論與展望52-54
• 6.1 結(jié)論52
• 6.2 展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果58-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作59-60
• 致謝60-61
• 詳細(xì)摘要61-68

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