污水源热泵系统设计及性能分析

论文摘要

随着经济的发展,资源需求量急剧增加,环境污染日趋严重,严重影响了人们的生活和经济的持续发展。为了解决以上问题,我们国家提出一系列节能减排措施,污水资源的开发利用就是其中一项重要措施。污水是一种比较理想的低温热源,有很大的发展空间。在我国的污水源热泵系统设计过程中还存在一些不规范现象。本文分析多位学者的研究成果和实践经验,总结出污水源热泵系统设计过程中一系列关键性问题和设计要点的设计标准。对壳管式换热器、螺杆压缩机、电子膨胀阀进行详细的选型和设计计算,对哈尔滨市某办公楼设计出一套污水源热泵系统。计算机模拟已经发展成为热泵系统性能研究的一种重要手段,本文以VisualBasic和MATLAB软件为模拟平台,分别建立蒸发器和冷凝器的分布集中参数模型,以及压缩机和膨胀阀的数学模型,然后运用顺序模块法,根据质量守恒、动量守恒和能量守恒定律,构建污水源热泵系统模型。利用仿真程序,对污水源热泵系统性能进行详细分析。分别研究了污垢热阻、污水进口温度以及污水量变化对蒸发温度、冷凝温度、蒸发器冷凝器出口水温、制热量、压缩机耗功率、能效比等的影响,从而确定合理的除垢周期,定期除污,使系统运行更加节能。污水源热泵系统的经济性直接关系到它的推广应用。本文从初投资和运行费用两力面将污水源热泵系统与其他几种常用系统进行对比,更加直观地体现其经济性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 热泵的定义和分类
• 1.2.1 热泵的定义
• 1.2.2 热泵的分类及特点
• 1.3 污水源热泵研究的意义
• 1.3.1 污水源热泵的分类
• 1.3.2 城市污水源热泵研究的意义
• 1.4 污水源热泵技术研究现状
• 1.4.1 国内外污水源热泵技术应用现状
• 1.4.2 国内外污水源热泵技术研究现状
• 1.4.3 国内外对污垢的研究
• 1.4.4 空调系统仿真研究现状
• 1.5 污水源热泵技术存在的问题
• 1.6 研究的主要内容
• 2 壳管式污水源热泵系统的设计
• 2.1 系统相关参数的选定与计算
• 2.1.1 相关参数的选定
• 2.1.2 各主要状态点参数和系统运行参数
• 2.2 换热器简介
• 2.3 冷凝器的设计计算
• 2.3.1 冷凝器的初步设计计算
• 2.3.2 冷凝器的传热计算及所需面积的确定
• 2.4 壳管式蒸发器的设计计算
• 2.4.1 蒸发器的初步设计计算
• 2.4.2 蒸发器的传热计算及所需面积的确定
• 2.5 压缩机的设计选型
• 2.6 节流机构的设计选型
• 3 污水源热泵系统模拟仿真
• 3.1 制冷剂和水的热力性能和物性参数计算
• 3.1.1 制冷剂热力性能参数的计算
• 3.1.2 制冷剂物性参数的计算
• 3.1.3 水的物性参数的计算
• 3.2 冷凝器模型
• 3.2.1 冷凝器换热模型的假设
• 3.2.2 冷凝器换热模型
• 3.2.3 换热温差△t的计算
• 3.2.4 换热系数的计算
• 3.2.5 传热系数K的计算
• 3.3 蒸发器模型
• 3.3.1 蒸发器换热模型的假设
• 3.3.2 换热温差的计算
• 3.3.3 换热系数的计算
• 3.3.4 传热系数的计算
• 3.4 压缩机模型
• 3.4.1 出口状态和流量
• 3.4.2 制冷量和功率
• 3.5 电子膨胀阀模型
• 3.6 污水源热泵系统仿真
• 4 污水源热泵系统性能分析
• 4.1 污垢热阻对系统性能的影响
• 4.2 污水流量对系统性能的影响
• 4.3 污水温度对系统性能的影响
• 4.4 本章小结
• 5 污水源热泵系统的经济性分析
• 5.1 经济性分析
• 5.2 工程实例
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献