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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。

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

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

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