基于太阳能的吸收压缩混合循环热泵系统研究

【摘要】：随着建筑能耗的日益增长,降低采暖空调能耗已成为降低建筑能耗的重点。采暖空调设备中以电驱动热泵机组占主导,提高电驱动热泵的性能和能效,对于缓解电力峰谷差和城市电力紧张有重要意义。太阳能吸收热泵具有季节优势,能显著降低碳排放和缓解电力峰谷差,但具有不稳定和效率低的特点。本文提出的基于太阳能的吸收压缩混合系统融合了吸收子系统和压缩子系统的各自优点,并弥补了单独子系统的不足。主要研究内容如下： (1)阐述了机械热泵系统优势和面临的矛盾,以及太阳能、余热废热的应用情况,分析得出吸收压缩混合热泵系统的意义,并介绍了吸收-压缩混合系统的国内外研究现状。 (2)阐述了夏冬两季吸收压缩混合系统的多种运行模式,计算了新型吸收压缩混合制冷制热循环的热力性能,分析了混合循环制冷(制热)COP和吸收子系统COP随发生温度、冷凝温度和蒸发温度的变化,并比较了混合循环和压缩子系统的制冷制热循环性能。 (3)搭建了太阳能吸收压缩混合热泵及其控制系统实验台,实验研究了混合热泵实验装置的制冷制热性能随发生温度、冷凝温度和蒸发温度的变化关系,实验得出随着发生温度、冷凝温度和蒸发温度的升高,混合循环热泵的制冷(制热)量和制冷(制热)COP均大于压缩子系统的,证明混合循环系统相对于单独的压缩子系统更具有优势。 (4)发生器是吸收子系统中的重要部件,进行了不同质量流量稀溶液对发生热性能影响的实验,得出存在最佳稀溶液循环量使得发生热最大。同时,对发生器管外对流换热系数随稀溶液浓度和喷淋密度的变化趋势进行了实验,得出发生器管外对流换热系数随着稀溶液浓度的增加和喷淋密度的增加而增大,管外对流换热系数的变化范围为150-365W/m2.℃。 【关键词】：吸收/压缩 混合系统 热泵 发生器 数值模拟 实验研究
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU832.17;TK519
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 主要符号表8-9
• 目录9-12
• 1. 绪论12-28
• 1.1 机械热泵系统的优势和面临的矛盾12-13
• 1.2 太阳能、余热废热的应用情况13-14
• 1.3 热驱动吸收-电力机械压缩混合热泵系统的意义14
• 1.4 吸收压缩混合系统的国内外研究现状14-26
• 1.4.1 开式混合驱动系统15-24
• 1.4.2 闭式混合驱动系统24-26
• 1.5 本文的主要研究内容26-28
• 2. 新型吸收压缩混合循环的太阳能热泵理论研究28-46
• 2.1 新型混合循环系统运行模式及其循环特点28-32
• 2.1.1 新型混合循环系统的运行模式28-31
• 2.1.2 循环特点31-32
• 2.2 新型吸收压缩混合循环的理论模型32-38
• 2.3 新型混合循环系统评价方法38-39
• 2.4 计算结果与分析39-46
• 2.4.1 制冷循环性能随发生温度的变化39-40
• 2.4.2 制冷循环性能随冷凝温度的变化40-41
• 2.4.3 制冷循环性能随蒸发温度的变化41-42
• 2.4.4 制热循环性能随发生温度的变化42-43
• 2.4.5 制热循环性能随冷凝温度的变化43-44
• 2.4.6 制热循环性能随蒸发温度的变化44-46
• 3. 新型吸收压缩混合循环太阳能热泵的实验研究46-66
• 3.1 实验装置及其控制系统的组成和运行调试46-53
• 3.1.1 实验装置的组成46-47
• 3.1.2 实验装置控制系统的组成47-50
• 3.1.3 实验装置的运行调试50-53
• 3.2 新型太阳能热泵变工况的稳态制冷性能53-59
• 3.2.1 新型太阳能热泵制冷性能随发生温度的变化53-56
• 3.2.2 新型太阳能热泵制冷性能随冷凝温度的变化56-58
• 3.2.3 新型太阳能热泵制冷性能随蒸发温度的变化58-59
• 3.3 新型太阳能热泵变工况的稳态制热性能59-66
• 3.3.1 制热循环性能随发生温度的变化59-62
• 3.3.2 制热循环性能随冷凝温度的变化62-64
• 3.3.3 制热循环性能随蒸发温度的变化64-66
• 4. 发生器部件性能实验66-77
• 4.1 发生器部件性能研究现状66-68
• 4.2 实验装置描述68-70
• 4.3 实验内容和实验步骤70-72
• 4.3.1 实验内容71
• 4.3.2 实验步骤71-72
• 4.4 实验数据的处理72-73
• 4.5 实验结果及分析73-77
• 4.5.1 发生热随稀溶液质量流量的变化73-74
• 4.5.2 放气范围随稀溶液质量流量的变化74-75
• 4.5.3 发生热随发生器热水进口温度的变化75
• 4.5.4 发生器管外换热系数随稀溶液浓度的变化75-76
• 4.5.5 发生器管外对流换热系数随稀溶液喷淋密度的变化76-77
• 5. 结论与展望77-81
• 5.1 研究结论77-79
• 5.2 主要创新点79
• 5.3 研究展望79-81
• 参考文献81-86
• 攻读博士期间取得的成果86-87
• 致谢87-88

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