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二氧化碳热泵热水器的实验研究

作 者: 马强
导 师: 范晓伟;王凤坤
学 校: 中原工学院
专 业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 二氧化碳热泵热水器 系统制热性能系数 最优压力
分类号: TU832
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


随着人们对生活品质要求的日益提高和采暖设备的普及,热水的需求量越来越大,推动了采用R22、R134a等作为工质的热泵热水器逐渐得到广泛应用。但是,R22不仅对臭氧层有危害,而且加剧温室效应;R134a虽然对臭氧层没有危害,但也是一种具有温室效应的气体。随着人们对环境问题的日益重视,对采用环保制冷剂作为工质的热泵系统的研究越来越受到各国学者的关注。二氧化碳热泵由于其供应热水温度范围大、制取热水温度高、制热系数高、对环境友好等优点,已经成为各国学者研究的热点。为了研究二氧化碳热泵热水器的系统性能,本文设计并搭建了二氧化碳热泵热水器实验台,主要研究工作有:(1)基于二氧化碳超临界状态和两相态的研究成果,对系统中使用的气冷器、蒸发器进行了设计和选型;(2)对实验台中的电气控制柜、热汇和热源水泵、电加热水箱等进行了设计和选型;(3)搭建了二氧化碳热泵热水器实验台,研究了在设定的热汇出水温度下,高压压力、蒸发温度等参数对系统制热性能和放热量的影响;研究了气冷器出口温度、蒸发温度、过热度等参数对系统最优压力的影响,以及在最优压力下系统COPh和放热量的变化特性。实验研究表明:(1)在热汇出水温度45℃,及热汇出水温度65℃且高压压力为9.6MPa~11.5MPa时,COPh随着蒸发温度的升高而增大。热汇出水温度和蒸发温度确定时,随着高压压力的升高,气冷器放热量先升高后降低,压缩机功耗线性增加,系统COPh存在最大值,范围为1.69~3.45。(2)在确定的气冷器出口温度和蒸发温度下,改变高压压力COPh存在最大值,范围为1.5~4.92。最大COPh对应的压力为最优压力,范围为8.16~11.0MPa。气冷器出口温度对最优压力影响最显著,蒸发温度和过热度对最优压力影响不显著。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-13
1. 绪论  13-21
  1.1 研究背景及意义  13-15
  1.2 国内外CO_2 热泵热水器研究现状  15-19
    1.2.1 CO_2 热泵热水器系统循环性能研究  15-16
    1.2.2 CO_2 热泵热水器关键部件研究  16-17
    1.2.3 CO_2 热泵热水器仿真研究  17-18
    1.2.4 CO_2 热泵热水器应用研究进展  18-19
  1.3 研究目的、内容和方法  19-20
    1.3.1 研究目的  19
    1.3.2 研究内容和方法  19-20
  1.4 本章小结  20-21
2. CO_2 热泵热水器实验系统设计及设备选型  21-33
  2.1 CO_2 热泵热水器原理图  21-22
  2.2 实验系统主要设备选型  22-31
    2.2.1 压缩机  23
    2.2.2 气冷器  23-26
    2.2.3 蒸发器  26-29
    2.2.4 其它设备  29-31
  2.3 本章小结  31-33
3. 实验系统测量装置和测点布置  33-39
  3.1 实验系统测量装置和测点布置  33-35
  3.2 计算机数据采集系统  35-36
  3.3 实验前准备工作  36-38
  3.4 实验步骤  38
  3.5 本章小结  38-39
4. 实验结果与分析  39-55
  4.1 本实验系统研究参数的选择  39-40
  4.2 热水出水温度确定时系统性能分析  40-46
    4.2.1 高压压力的影响  40-43
    4.2.2 蒸发温度的影响  43-46
  4.3 最优压力研究  46-53
    4.3.1 气冷器出口温度的影响  46-48
    4.3.2 蒸发温度的影响  48-51
    4.3.3 过热度的影响  51
    4.3.4 热汇水对最优压力下COPh 和放热量的影响  51-53
  4.4 误差分析  53-54
  4.5 本章小结  54-55
5. 结论及展望  55-57
  5.1 主要研究结论  55
  5.2 创新点  55-56
  5.3 下一步工作  56-57
参考文献  57-61
附录:硕士期间发表论文及参与项目  61-62
致谢  62-63

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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 > 采暖
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