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CO_2热泵系统的蒸发器性能仿真研究

作　者: 蔡旺
导　师: 汪双凤
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 热泵 CO2 翅片管蒸发器析湿仿真
分类号: TK172
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 94次
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内容摘要

随着中国经济的迅猛发展,建筑能耗总量已占社会能源总消费量的27.45%,其中采暖和空调能耗占到了建筑能耗的65%,建筑节能减排迫在眉睫。而热泵技术正是一种能将低温热能(如,空气中的热量)回收并用于满足建筑物的采暖需求,有效减少常规能源(如,煤炭、石油等)消耗的建筑节能新技术。目前,为了保护环境,在热泵系统中采用自然工质CO2替代传统工质R22后,热泵系统各个部件的工作性能研究已成为亟需解决的问题。本文对热泵系统中应用最为广泛的翅片管式蒸发器,采用稳态分布参数法建立数学模型并设计相应算法、开发Matlab仿真程序,通过计算机仿真的方法研究CO2翅片管蒸发器的性能,从而缩短翅片管蒸发器的开发周期、降低研发成本。本文为此开展了如下工作:(1)建立翅片管蒸发器稳态分布参数模型。针对模型对析湿工况描述能力不足的问题,在建立稳态仿真模型中,设计了能够判断蒸发器工况(包括:干工况、部分析湿工况、以及全析湿工况)的仿真模块;(2)按照自顶向下逐步求精的算法设计原则,将模型的算法设计成构成算法主干的顶层算法(即,仿真模型整体迭代算法)和具体实现顶层抽象运算的底层算法(即,单元控制容积算法和蒸发器模块算法)。同时,根据建立的仿真模型和算法,开发了Matlab仿真程序;(3)通过与实验数据对比,验证翅片管蒸发器稳态分布参数模型的可靠性和正确性。结果表明:仿真模型的误差在8%以内,最大误差为7.9%,最小误差为2.6%,验证了仿真模型的正确性;(4)对仿真模型的精度进行改进研究。结果表明:在换热量计算中,通过引入部分析湿和全析湿工况下空气侧显热传热关联式、传质关联式,以及对翅片效率采用其一维解析解计算后,仿真模型的最大误差为3.3%,最小误差为0.1%,精度提高明显;(5)通过建立的翅片管蒸发器稳态分布参数模型,对影响CO2翅片管蒸发器性能的各个方面进行研究和分析。同时对自然工质CO2与传统工质R22在相同工况下的特性进行了对比分析;

CO_2热泵系统的蒸发器性能仿真研究

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