太阳能空气源复合多功能热泵系统的理论及实验研究

来源 :2016年第九届全国制冷空调新技术研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:anchor1989
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  本文构建了一种多功能直膨式太阳能与空气源复合的热泵空调热水系统,并对其性能进行了理论分析.本系统实验样机搭建于常州科教城,在冬季及春季对系统样机的性能进行测试.在冷热联供时,平均COP为6.0;在春季,太阳辐射强度为856W/m2时,系统制生活热水平均COP为5.78;在冬季晴天模拟系统供暖,即将循环水从40℃加热至45℃时,测试结果中最低COP为5.07.
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通过CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对长期在轨运行中某型液氧贮箱内的压力、温度、气液相界面等参数进行了模拟研究.计算了该型贮箱在轨运行时的平均漏热量为6.84W·m-2.对贮箱进行了5天的模拟计算,结果表明,贮箱上部的气枕区并不稳定;液相区存在相对高速运动的气团,削弱了液相区的温度分层,使得液相区温度基本均匀.
在液氧储箱完成开口状态地面停放3.5h的基础上,数值模拟排气阀关闭后储箱内气枕区压力、液氧蒸发速率及温度分布随时间的变化特性.根据模拟结果可知:当排气阀关闭时,储罐内压力先迅速上升后随时间呈线性缓慢上升;液氧在相界面处蒸发速率在排气阀关闭瞬间迅速下降后趋于平稳;液氧温度分层随停放时间进行逐渐趋于明显.
数值模拟了液氧储箱开口状态地面停放阶段箱内物理场变化特性,分析了箱内液氧表面传质速率变化规律和整个停放过程蒸发消耗量,同时对储箱停放过程液氧温度分布做了分析。根据模拟结果可看出:初始液氧有个快速蒸发过程,随着停放时间增长,液氧表面向气相空间的传质速率减少到一定程度后趋于稳定;受到初始过热度的影响,开口停放结束后储箱温度最低位置出现在相界面处。
本文研究利用自然冷源对陈列柜供冷时,食品包温度与自然冷源温度、送风速度之间的关系。结果表明:柜内食品包的温度分布是不均匀的,总体变化情况为上低下高,底层食品包温度最高,左右两边对称;底层前排与顶层前排食品包温度随着自然冷源温度的升高而升高,且两者食品包间的温差在逐渐减小;底层前排与顶层前排食品包的温度随着送风风速的增加逐渐降低,且变化趋势逐渐变小。
针对南京某住宅房间的毛细管辐射供冷空调系统,研究房间空调系统在间歇运行情况下启动段的特性,探究室内空气预处理模式、毛细管辐射面积、送风量对室内温湿度的动态影响规律。研究结果表明,基于连续运行模式下的设备设计容量不能满足间歇运行的要求,需要增大辐射毛细管和新风机的处理能力。采用新风机内循环和新风两种运行模式,可有效缩短间歇运行启动阶段时长。增加新风机送风量可减少预处理时间,75-85 m3/h的新风
提出了一种新型鼓泡吸收/压缩混合制冷循环,该循环采用R124作为制冷剂,DMAC作为吸收剂,可用汽车发动机的排气废热和动力作为驱动热源为汽车空调供冷.并在多种工况下对混合制冷循环开展了实验研究,实验结果表明该混合制冷循环具有良好的稳定性;当热源温度为340 ℃,泵流量为210 L·h-1时,吸收制冷子循环和混合制冷循环的制冷量分别为2.4 kW和2.95 kW.
建立了PV/T太阳能热泵的数学模型,利用直膨式太阳能热泵实验中获得的数据对仿真模型进行校核,结果显示,模型的计算误差在5%左右.在不同的辐射强度下,比较PV/T太阳能热泵与直膨式太阳能热泵的性能,随着太阳辐射强度的提高,系统COP随之提高,PV/T太阳能热泵的热电综合COP平均为7.4,高于直膨式太阳能热泵的COP.
本文针对一种采用新型肋片式集热器/蒸发器的直膨式太阳能热泵热水器实验样机进行了实验研究,对其运行特性进行了详细分析,并提出一系列优化方案。该种新型集热器有以下几个优点:安装于建筑阳台护栏处,与建筑结合较好;安装便捷,可靠度高,适合高层建筑;相同外形尺寸条件下,较传统吹胀铝板有着更大的换热面积。
为解决夏热冬冷地区冬季供暖问题,本文设计了小温差换热风机盘管末端,并结合空气源热泵系统进行了实践应用。研究表明:使用小温差换热末端降低了机组设定出水温度,改善了机组的运行工况,提升了系统的能效,有效解决了目前空气源热泵在冬季低温工况下供暖能效低、舒适性差等问题。
介绍了喷射器的概念及工作原理,综述了喷射器理论在国内外的研究情况,并对今后的研究方向进行展望。从热力学模型、计算流体力学模型、非稳态流动模型3个方面综述了喷射器计算模型的发展。为了减小常规喷射制冷系统的部件,提出了无泵喷射制冷系统。为了提高常规喷射制冷系统的COP,提出了将喷射制冷系统与压缩式制冷系统、吸收式制冷系统结合的多部件喷射制冷系统。