带有涂层蒸发器的直膨式太阳能热泵系统的实验研究

【摘要】：当前,家用空调成为家庭用电的主要电器,其耗电量在家庭用电总量中占有最大的比例。然而,空调器在冬季工况运行时,其制热效率往往受到外界环境的制约,导致其效率不高,造成电能的浪费。因此如何使得空调器在低温环境下稳定运行以及获得较高的COP是当前的研究课题之一。 在本文中,作者将太阳能引入到室外蒸发器的换热中,构成一种新型结构的直膨式太阳能热泵(Direct Expansion Solar Assisted Heat Pump,简称DX-SAHP)。为了能够直接利用太阳能,设计并加工两块带有涂层的蒸发器,以及与其做对照的光板蒸发器。由于该系统的蒸发器能够直接吸收太阳能改善低温环境下蒸发器的换热,提高DX-SAHP系统的制热COP。为研究该系统在低温工况下的制热性能和蒸发器的换热性能,本文在带有太阳能模拟器的焓差实验室中进行了相关的实验。通过对不同工况下DX-SAHP系统进行实验,并对其实验结果进行分析。 本文的研究工作主要有以下两个方面： (1)设计并加工蒸发器以及构建热泵部件模型。在分析了原有热泵空调系统各参数的基础上,设计并加工用于作对比实验的光板蒸发器和涂层蒸发器(各两块),并对系统所需制冷剂的充注量做了相关的计算。为保证涂层蒸发器有足够的面积,本文采用了单排管蒸发器。其尺寸和结构则参照原有热泵的蒸发器进行设计计算,在验证涂层蒸发器的换热系数能够满足实验要求后,本文采用翅片间距为2mm的蒸发器作为实验所用的蒸发器。此外,为对热泵系统的理论作进一步的了解,在实验前期构建各部件的理论模型,为实验模拟和分析提供理论基础。 (2)搭建实验测试平台并对不同工况下的热泵系统进行制热性能以及涂层蒸发器的换热性能进行实验研究。在带有太阳能模拟器的焓差实验室中搭建了此次实验测试平台。该测试平台具有两种运行模式：常规热泵运行模式和太阳能热泵运行模式。本次实验主要对低温高湿工况下,两种运行模式下的热泵系统在进行实验测试,并将实验结果进行分析。 【关键词】：太阳能 涂层蒸发器 直膨式热泵 制热性能
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU831;TK519
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景和意义10-12
• 1.2 太阳能热泵技术的现状与发展12-18
• 1.2.1 间膨式太阳能热泵系统13-16
• 1.2.2 直膨式太阳能热泵系统16-18
• 1.3 常规热泵的研究现状18-19
• 1.4 本文的工作19-20
• 第二章 直膨式太阳能热泵系统的原理和组成20-37
• 2.1 常规热泵系统的原理20-30
• 2.1.1 蒸气压缩式热泵的理论循环22-25
• 2.1.2 蒸气压缩式理论循环的热力计算25-26
• 2.1.3 蒸气压缩式的实际循环26-28
• 2.1.4 蒸气压缩式热泵实际循环的热力计算28-30
• 2.2 太阳能热泵原理及其部件模型30-36
• 2.2.1 太阳能热泵工作原理30-31
• 2.2.2 太阳能热泵各部件模型31-36
• 2.3 本章小结36-37
• 第三章 带有涂层蒸发器的热泵系统设计与计算37-47
• 3.1 热泵系统计算所需参数37-38
• 3.1.1 原热泵系统的型号参数37
• 3.1.2 室外蒸发器的参数37-38
• 3.2 实验所需的涂层蒸发器的设计计算38-44
• 3.2.1 原热泵系统的蒸发器参数计算38-39
• 3.2.2 涂层蒸发器的设计计算39-43
• 3.2.3 实验装置的制冷剂充注量43-44
• 3.3 吸收性涂层的选择44-46
• 3.3.1 黑镍涂层的光学性质45
• 3.3.2 黑铬涂层的光学性质45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 直膨式热泵系统的实验平台搭建和分析47-63
• 4.1 实验平台搭建47-53
• 4.1.1 热泵系统的搭建47-48
• 4.1.2 实验测试和数据采集系统48-51
• 4.1.3 焓差实验室测试原理51-53
• 4.2 实验结果分析53-63
• 4.2.1 相同辐照下两种蒸发器进出口温度的变化53-56
• 4.2.2 不同湿度条件下涂层蒸发器的研究分析56-57
• 4.2.3 不同辐照工况下涂层蒸发器的研究分析57-59
• 4.2.4 相同室外条件下两种蒸发器的对比分析59-60
• 4.2.5 辐照对系统制热性能的影响60-61
• 4.2.6 环境温度对系统制热性能的影响61-63
• 第五章 全文总结与展望63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果69

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

风冷热泵除霜的实验研究    张哲,厉彦忠,田津津,李红兰

基于预热冷空气的太阳能耦合空气源热泵系统研究    张兵;蔡觉先;周文和;

直膨式太阳能热泵热水器的实验研究    旷玉辉,王如竹

结霜工况下风冷热泵翅片管蒸发器传热特性分析    陈丽萍

影响风冷式热泵蒸发器结霜性能因素的研究    张哲,厉彦忠,王强

空气源热泵冷热水机组在寒冷地区应用的分析    马最良,杨自强,姚杨,喻银平

热泵型空调器结霜除霜的判定    陈颖,李筱萍

空气源热泵结霜工况数学模型的建立和理论求解    吴清前,龙惟定,王长庆

空气源热泵低温适应性研究的现状及进展    柴沁虎,马国远

一般传热规律下不可逆热泵的热经济性能优化    潘玉灼,林比宏

中国能源消费增长的问题及对策研究    聂洪光

水源热泵深井水循环系统的分析与研究    倪真,贾学斌

横式水箱空气源热泵热水器性能实验研究    杨景;王瑞祥;

蒸气压缩制冷装置仿真的发展    周伟东,伍志坚,岳丹婷

双级耦合式热泵供热系统在寒冷地区应用的可行性分析    喻银平,马最良

地道风的空气源热泵在寒区应用研究    高亚南;李永安;王琳;王建宇;

闪发式宽温区空调数学模型的研究    胡文举;姚杨;倪龙;江辉民;陈镇凯;

闪发式低温空气源热泵的试验研究    陈政文;胡文举;倪龙;江辉民;

低温工况下蒸发器结霜特性的数值模拟及试验研究    吴金玉;陈江平;

风源热泵空调器除霜技术实验研究    王铁军,唐景春,刘向农,倪宜华

低温热泵蒸发器结霜特性实验的研究    张哲;田津津;

两级热泵系统应用的研究    刘秋新;张琳琳;白明强;

空调系统冷凝器稳态分布参数模型与仿真    张东;孔祥强;

基于地道风的空气源热泵系统在冬季运行工况的研究    高亚南;张风琴;郑枫;李永安;

涡旋式压缩机喷气增焓系统的热力学分析及优化设计研究    戎卫国;贾莹;

浅谈北方地区小区冷热联供与水源热泵    何华明;

冷风机技术的发展与应用    邢振禧;

直膨式太阳能辅助热泵多功能复合机供热工况(火用)分析    杨前明;赵芳;孔祥强;

直膨式太阳能辅助热泵多功能复合机供热工况分析    杨前明;赵芳;孔祥强;

空调系统冷凝器稳态分布参数模型与仿真    张东;孔祥强;

采用风冷热泵的办公建筑空调系统诊断和节能措施分析    韩星;马克华;董怡平;张蓓红;

风窗玻璃霜雾结解过程传热及其解化特性研究    王永珍

船舶空调系统的建模与仿真    何治斌

SCPC集热器及其太阳能热泵热水系统研究    穆振英

空气源热泵机组动态特性及性能改进研究    刘志强

燃气机热泵仿真与优化匹配研究    张世钢

地源热泵系统模型与仿真    曲云霞

联合循环机组运行计划和负荷分配：建模、启发式遗传算法求解和数据处理    陈坚红

绝热毛细管制冷剂流动特性及与系统匹配研究    周国兵

光伏—太阳能热泵系统及多功能热泵系统的综合性能研究    裴刚

制冷系统换热器建模与仿真方法研究    陈红

直膨式太阳能热泵热水器的模拟分析    张东

直膨式太阳能热泵热水系统性能的优化分析    李振兴

饱和气体发生器低温制冷系统研究    王振琛

寒冷地区太阳能—空气源热泵系统研究    吴启任

新型空气源热泵辅助供热太阳能热水系统热力性能及运行特性研究    铁燕

太阳能—水源热泵辅助供暖系统的研究    李善可

空气源热泵机组低温运行特性研究    李艳

太阳能—空气源双源一体式热泵系统研究    卜其辉

空调热水一体机复合除霜控制技术的研究    余星

基于ARM的热泵控制系统的研制    曾大祺

能源-经济-环境(3E)系统协调度评价模型研究    赵涛;李晅煜;

基于VAR模型的我国能源-经济-环境(3E)系统研究    崔和瑞;王娣;

人口、能源消费、经济发展对环境影响的定量分析    王红瑞,赵玉霞,蔡越虹,王岩

上海能源消费结构与生态环境研究    金忠义

变湿工况条件下热泵空调系统的换热及热力学特性分析    杨昭,解德强,马一太,褚治德,吕灿仁

我国未来经济增长与能源消费关系分析    陈书通

甘肃人口增长对能源与环境的压力及其对策    张志良

从世界能源经济角度看中国亟待解决的环境问题    伊利莎白·马歇尔

我国能源消费与经济增长效应的统计分析    陈首丽;马立平;

能源-经济-环境复杂系统建模与应用进展    魏一鸣,吴刚,刘兰翠,范英

太阳能辅助空气源热泵供暖实验和模拟研究    陈雁

太阳能热泵系统    李锐,张建国,俞坚,王志峰,高瑞恒

太阳能热泵系统简介    禚静;

国内可再生能源文献信息    蒋崇林;

直接膨胀式太阳能热泵系统的性能研究    刘立平;印鹏;

太阳能热泵系统的稳定性    王海涛;王造奇;

直膨式太阳能热泵系统的热力性能分析    刘立平;阙炎振;张华;

太阳能热泵系统应用初探    潘冬玲;刘义军;

太阳能热泵系统综合实验台的研制    孔祥强;李瑛;杨前明;

直膨式太阳能热泵系统特性分析及优化    卜其辉;秦红;梁振南;叶泽文;

一种直膨式多功能太阳能热泵系统经济性分析    尚存存;何燕;王文;

太阳能热泵系统的综合评价    刘立平;

太阳能热泵系统的热力学分析    王海英;

太阳能热泵系统的热力学分析    王海英;胡松涛;

几种制冷工质在太阳能热泵系统中应用的比较    方金升;赵红霞;韩吉田;

直接膨胀式太阳能热泵系统的实验研究    刘立平;

几种制冷工质在太阳能热泵系统中应用的比较    方金升;赵红霞;韩吉田;

R134a应用于直接膨胀式太阳能热泵系统的研究    刘立平;赵军;涂锋华;马一太;

平板/真空管型太阳能集热蓄能蒸发一体化装置的研究    周素娟;张小松;

光伏—太阳能热泵系统及多功能热泵系统的综合性能研究    裴刚

电子膨胀阀开度对光伏—太阳能热泵系统性能影响的研究    王海涛

户用多功能太阳能热泵系统的实验研究    蒋爱国

光伏太阳能热泵系统的模拟研究和经济性分析    冯琳

太阳能热泵供暖系统运行优化研究    马文瑞

带有涂层蒸发器的直膨式太阳能热泵系统的实验研究    赵方亮