闭式热源塔热泵技术的基础理论与试验研究

论文摘要

能源是社会进步的保证是可持续发展的基础,而能源的过度开发及消费累计的效应产生了越来越严重的环境污染问题,制约经济发展影响人类的生存条件。根据相关文献在发达国家的能量消耗中,建筑物能耗约占总能耗的30%~40%,在我国2008年已达到25%,并一直呈上升趋势。其中用于建筑空调和采暖的能源消耗量占了主要部分。合理的空调冷热源及空调系统的选择对减少能耗、坚持可持续发展的方针战略具有重要意义,因此对新型节能空调系统的研发是很有必要的。本文首先总结了空气源热泵的特点及发展现状并提出了一种新型的热泵空调系统——热源塔热泵。热源塔或称冷热源塔,是指利用外置循环工质,即时按需采集空气中冷源或热源的一种装置。系统成套设备中的冷热源塔通过对冷却塔结构进行改造,利用二级循环换热方式解决冬季运行时结霜问题,实现换热塔冬夏季两用。本文对闭式热源塔热泵成套装置的关键技术做出分析,并基于传热学基础理论对冷热源塔的换热器传热工况做出分析,研究了影响热泵系统换热效率的主要因素,提出了未来对热源塔热泵系统优化的三大方向:冷热源塔内换热器的结构优化、闭式循环介质的选择优化、防霜装置及其控制装置的优化。最后通过对一个采用闭式热源塔热泵系统的实际工程的试验研究,分析考察了现阶段闭式热源塔热泵系统在冬季极端天气条件下的总换热量、总耗功率及系统综合性能系数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 全球能源需求现状及对环境的影响
• 1.1.2 空调冷热源选择对能耗及环境的影响
• 1.1.3 热泵空调技术的发展
• 1.1.4 热源塔热泵技术的作用
• 1.2 热源塔热泵技术的研究现状
• 1.2.1 国内外空气源热泵的研究进展
• 1.2.2 热源塔热泵技术的研究进展
• 1.3 本文的研究方法与工作内容
• 1.3.1 研究方法
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 研究的目的与意义
• 1.4 本章小结
• 第2章 热源塔综述
• 2.1 热源塔及热源塔热泵的概念
• 2.2 热源塔产品分类
• 2.2.1 按热源塔冷（热）源侧吸收溶液的循环类型分类
• 2.2.2 开式热源塔按防霜形式分类
• 2.2.3 闭式热源塔按防霜形式分类
• 2.3 热源塔热泵成套设备组成
• 2.4 开式热源塔与闭式热源塔的结构特点
• 2.4.1 开式热源塔的结构特点
• 2.4.2 闭式热源塔的结构特点
• 2.5 热源塔热泵技术的应用
• 2.5.1 第一代热源塔热泵系统（开式结构）
• 2.5.2 第四代热源塔热泵系统（闭式结构）
• 2.6 本章小结
• 第3章 闭式热源塔热泵关键技术的理论研究
• 3.1 引言
• 3.2 基础技术原理
• 3.2.1 太阳能次生源热源塔热泵成套装置技术原理
• 3.2.2 太阳能原生源热源塔热泵成套装置技术原理
• 3.3 关键技术研究
• 3.3.1 小温差传热理论
• 3.3.2 低温无霜运行
• 3.3.3 组合配套技术
• 3.3.4 溶液分离技术
• 3.3.5 冷热源塔围护结构内密封工艺和模块化质量控制工艺
• 3.3.6 冷热源塔内置循环溶液结构
• 3.4 冷热源塔换热性能影响因素机理分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 闭式热源塔换热器热质交换过程的理论分析
• 4.1 传热机理分析
• 4.1.1 管道内外流体传热机理
• 4.1.2 冷凝传热机理
• 4.2 闭式热源塔热泵热质交换过程
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 夏季工况换热器热质交换过程分析
• 4.2.3 冬季工况换热器热质交换过程分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 闭式热源塔冬季换热的试验研究
• 5.1 试验目的
• 5.2 试验地点及设备
• 5.2.1 试验地点
• 5.2.2 试验机组
• 5.2.3 试验测试依据
• 5.3 试验测试仪器
• 5.4 主要参数测量
• 5.4.1 空气干球温度
• 5.4.2 空气相对湿度
• 5.4.3 机组进出口水温
• 5.4.4 机组进出口流量
• 5.5 试验方案
• 5.5.1 试验平台的搭建
• 5.5.2 试验内容
• 5.6 数据处理
• 5.7 试验结果分析
• 5.7.1 闭式热源塔热泵机组性能试验结果及分析
• 5.7.2 闭式热源塔热泵系统性能试验结果及分析
• 5.8 本章小结
• 结论与展望
• 主要结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢