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空气源热泵热水器的季节性能优化与制冷剂流量特性研究
作 者: 张洁
导 师: 王如竹
学 校: 上海交通大学
专 业: 制冷与低温工程
关键词: 空气源热泵热水器 季节性能优化 流量特性
分类号: TU831.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 815次
引 用: 2次
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内容摘要
随着经济的发展和人们生活水平的提高,城乡居民生活热水的需求量越来越大,形成了一个量大面广的热水消费市场。作为一种高效节能装置,空气源热泵热水器将在国际市场中占据着重要的位置。利用空气源热泵热水器生产生活热水不仅可以有效节约能源,而且能够“移峰填谷”,缓解电网紧张状况,因此在国内市场有着广阔的发展空间和应用前景。本文对空气源热泵热水器性能优化以及流量特性做了深入研究。介绍了空气源热泵热水器的工作原理和过程,对理想的热泵循环建立了数学模型,同时也讨论了实际热泵循环中一些因素对热泵循环性能的影响,如液体过冷、蒸汽过热、热交换及压力损失、不凝性气体等对热泵吸热量、系统性能(COP)、压缩机耗功等的作用;运用热力学第二定律,对空气源热泵热水系统进行了热力学分析,并提出了改善零部件性能的方法。在此基础上,研究了空气源热泵热水器季节性能优化的原理及方法,并搭建一套测试实验台。对热力膨胀阀作为节流机构的热泵热水器系统进行了优化计算,除改变冷凝盘管的长度外,调整系统中的制冷剂充注量和膨胀阀开度对系统性能参数COP也有明显的提高,并且稳定性得到了改善。文中通过样条插值的方法,给出了充注量和膨胀阀开度两个关键变量对系统COP影响的曲面图,指出系统优化以COP为主要参考量的同时,也应对系统的稳定性和安全性给予充分的重视。
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全文目录
摘要 5-7 ABSTRACT 7-11 第一章 绪论 11-25 1.1 引言 11 1.2 课题的提出及意义 11-15 1.2.1 建筑热水能耗的现状 11-12 1.2.2 课题的提出及意义 12-15 1.3 国内外发展与研究 15-24 1.3.1 热泵热水器的发展历史 15-16 1.3.2 国内外研究现状 16-24 1.4 本课题研究内容 24-25 第二章 空气源热泵热水器数学模型建立 25-44 2.1 热泵原理简介 25-26 2.2 空气源热泵热水器简介 26-29 2.3 空气源热泵热水系统模型的建立 29-39 2.3.1 热泵热水系统的理论循环 29-32 2.3.2 热泵热水系统的实际循环 32-39 2.4 空气源热泵热水器系统性能热力学分析 39-43 2.4.1 热力学第二定律指标 39-40 2.4.2 热力学第二定律分析结果 40-42 2.4.3 改善各部件性能的方法 42-43 2.5 本章小结 43-44 第三章 空气源热泵热水器季节性能优化研究 44-66 3.1 空气源热泵热水器的季节性能 44-50 3.1.1 空气源热泵热水器季节性能优化的理论分析 44-48 3.1.2 空气源热泵热水器季节性能优化的方法 48-50 3.2 实验装置介绍 50-54 3.2.1 实验装置组成 50-51 3.2.2 实验系统工作原理及测点布置 51-53 3.2.3 测量仪器的选用 53-54 3.3 结果与分析 54-65 3.3.1 环境温度对系统性能的影响 54-55 3.3.2 加热水温度对系统性能的影响 55 3.3.3 冷凝器盘管长度对系统性能的影响 55-56 3.3.4 水箱容积与压缩机容量 56-57 3.3.5 膨胀阀开度对系统性能的影响 57-61 3.3.6 充注量对系统性能的影响 61-64 3.3.7 充注量、膨胀阀开度-COP 曲面 64-65 3.4 本章小结 65-66 第四章 空气源热泵热水器制冷剂流量特性实验研究 66-88 4.1 热泵中的制冷剂流量 66-70 4.1.1 毛细管简介 66-67 4.1.2 毛细管节流特性 67-68 4.1.3 毛细管长度计算 68-69 4.1.4 壅塞流原理 69-70 4.2 制冷剂流量特性实验简介 70-73 4.2.1 实验装置组成 70-72 4.2.2 实验系统原理及方案 72-73 4.3 制冷剂流量特性研究 73-86 4.3.1 壅塞流的判断 73-74 4.3.2 实验现象描述 74-78 4.3.3 毛细管中制冷剂质量流量特性分析 78-84 4.3.4 制冷剂壅塞流的无量纲分析 84-86 4.4 本章小结 86-88 第五章 总结与展望 88-91 5.1 工作总结 88-89 5.2 研究展望 89-91 参考文献 91-96 符号说明 96-97 攻读学位期间发表论文 97-98 致谢 98-99
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 空气调节、采暖、通风及其设备 > 空气调节 > 空气调节机械与设备
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