转轮除湿与热泵耦合式空调系统中热泵性能的研究

论文摘要

本课题系与丹麦技术大学的合作科研项目,针对当前大型工业空调系统的弊病进行研究,并开发一种新型的空调系统——转轮与热泵联合运行的空调系统,对其关键技术环节—高温热泵技术进行了重点研究。新设计的转轮热泵空调系统与己有的转轮与蒸汽压缩制冷结合的空调系统不同,其主要表现在:己有的空调系统中显热换热器与冷凝器释放的热量品位相当,约在50℃左右,这样的温度难以达到再生温度的要求,为此还需额外附加再生加热器用以提高温度要求。基于对现有再生能耗的分析,提出了直接利用热泵系统与除湿转轮相结合,在热泵蒸发端对室内送风进行降温的同时,利用热泵的冷凝端提高室外空气的温度,达到完全满足除湿转轮再生空气的温度和再生负荷的要求。为了达到此种效果,必须对传统的热泵进行技术改进才能够实现。建立了用于热泵系统仿真的部件模型和整机模型,便于在实验中找到更有效和简捷的提高高温热泵技术的方法。压缩机采用集中参数法,换热器采用分区集中参数法。整机模型算法是在压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细管等部件和工况参数既定的情况下,计算系统的效能;并利用实验进行检验,模拟误差在10%以内,满足精度要求。在研究过程中设计并建立了热泵子系统的实验台。由于该实验的主要目的是为了提高室内侧出风温度,以达到满足除湿转轮再生空气的温度,所以在实验当中对适合实验工况要求的中高温热泵工质进行选取,对热泵系统中的节流装置(毛细管)进行改进,同时对系统的风量进行控制以及在不同的实验工况下进行对比。通过实验数据表明,利用上述拟定的方法,能较好的提高室内侧出风温度(最高温度达到79.09℃)达到了实验所预期的60℃以上的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 现有空调系统存在的问题
• 1.1.1 温湿度联合处理的损失
• 1.1.2 难以适应温湿度比的变化
• 1.1.3 对室内空气品质的影响
• 1.1.4 室内末端装置的问题
• 1.1.5 能源供给与品味问题
• 1.2 温湿度独立控制系统及需要解决的问题
• 1.2.1 温湿度独立控制系统
• 1.2.2 需要解决的问题
• 1.3 转轮除湿空调系统
• 1.3.1 转轮除湿空调系统的原理
• 1.3.2 转轮除湿的再生能耗问题
• 1.4 转轮除湿空调系统的发展
• 1.4.1 系统循环运行方式的发展
• 1.4.2 再生能源的发展
• 1.5 转轮热泵联合运行的提出
• 1.6 本文研究内容
• 第二章 转轮除湿与热泵耦合空调系统中热泵系统的仿真模型
• 2.1 压缩机模型
• 2.1.1 排气量的计算
• 2.1.2 排气量温度的计算
• 2.1.3 输入功率计算
• 2.2 冷凝器模型
• 2.2.1 模型的简化假设
• 2.2.2 控制方程
• 2.2.3 相关参数的计算
• 2.2.4 算法流程
• 2.3 绝热毛细管模型
• 2.4 蒸发器模型
• 2.4.1 模型的简化假设
• 2.4.2 控制方程
• 2.4.3 相关参数的计算
• 2.4.4 算法流程
• 2.5 热泵整机系统模型算法
• 2.6 系统仿真模型的实验验证
• 2.7 本章小结
• 第三章 热泵性能实验
• 3.1 实验设计的基本思想
• 3.2 实验装置及测试方法
• 3.2.1 焓差法空调器性能实验室
• 3.2.2 热泵样机
• 3.2.3 测量系统
• 3.3 实验工况设计
• 3.4 实验数据
• 第四章 实验结果的分析
• 4.1 名义工况稳态特性
• 4.2 实验工质的对比选择分析
• 4.2.1 实验工质的对比选择
• 4.2.2 实验数据的对比分析
• 4.3 系统节流装置改进的对比分析
• 4.4 系统风量改变的对比分析
• 4.5 不同工况下系统的变化分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 进一步的工作建议
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢