带自然冷源过冷的空气源热泵运行机理与实验研究

• 作 者: 崔增燕
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: R32 自然冷源 空气源热泵 冷凝 补气

带自然冷源补气冷凝的空气源热泵系统可以有效的改善热泵在低温及超低温工况运行下制热性能低和排气温度升高过快的问题,提高系统的运行稳定性。本文根据中间补气压缩空气源热泵的工作原理和研究现状,提出了带自然冷源补气冷凝的空气源热泵的循环原理。采用理论分析和实验验证相结合的方法,对系统运行性能进行了详细的研究与分析。本文首先对空气源热泵在冬季低温工况下制热性能低的原因进行了分析,对目前国内外学者对低温热泵和液态工质过冷的研究进展进行了总结。然后本文立足于带自然冷源补气冷凝的空气源热泵系统,采用理论计算与实验验证相结合的方法,应用工程热力学、传热学、工质物性学等理论研究特定工质不同工况下补气冷凝对低环温条件热泵制热量、功耗、能效的影响,对带自然冷源补气冷凝的空气源热泵系统在冬季低温工况下的制热性能进行了详细研究,重点对系统中补气冷凝性能建立了数学计算模型,完成了补气冷凝系统理论循环的计算。由理论计算可以看出:带自然冷源补气冷凝的空气源热泵系统较单级压缩系统和普通补气系统相比,能够获得更低的排气温度和更高的制热性能。从理论上说明该系统在解决空气源热泵系统低温适应性问题上有进一步的突破。最后进行实验验证验,针对R32工质搭建了实验系统,提出了带自然冷源补气冷凝的空气源热泵循环原理。在理论分析的基础上分析带自然冷源补气冷凝的准二级压缩系统的运行机理与实验方案,研究系统随自然冷源的流量、补气压力及蒸发温度等各项参数的变化规律,通过实验数据来分析该系统的性能,验证和修正理论分析的方法与结果,并与相同工况下单级压缩系统及普通补气压缩系统的实验数据进行了比较。由结果可以看出:相同工况条件下,带自然冷源补气冷凝的空气源热泵系统可以有效的降低压缩机的排气温度,所消耗的电功率较单级压缩系统有所降低,制热性能明显提升;较普通补气压缩系统排气温度降低,制热性能略有降低。但是带自然冷源补气冷凝的空气源热泵系统可以在-20℃以下的低温工况下仍能保持较低的排气温度和较高的制热性能,在实际运行中能够满足低温工况条件下的要求。由此说明,带自然冷源补气冷凝的空气源热泵系统具有一定的低温适应的优越性。