热泵热水器卧式水箱内水的温度场及速度场研究

摘要

空气源热泵热水器是一种节能、环保型的装置。具有高效节能、全天候使用、安全可靠等优点,具有广阔的发展和应用前景。最近十几年里,国内外研究者对热泵热水器进行了一系列的理论和实验研究,取得了大量成果。本文从改进热水器中的热水水箱内盘管布置,改进换热性能角度考虑提高热水器性能。
　　 本文借助FLUENT软件对卧式封闭水箱的温度场进行模拟,同时通过实验测出水温以验证模拟结果。然后研究不同结构形式的盘管结构对箱内温度场的影响。
　　 (1)计算箱内热水温度及速度分布的物理模型抽象为有内热源的封闭空间自然对流问题,内设有冷凝盘管的卧式圆柱水箱简化为轴向的矩形,并借助FLUENT计算软件对卧式水箱内水的温度及速度分布进行模拟。
　　 (2)搭建空气源热泵热水器(ASHPWH)实验台,测量并得出不同加热时间下水箱内水的温度值和冷凝盘管在水箱进出口的温度。冷凝盘管的温度作为FLUENT的边界条件,水温用来检验所建模型的正确性和数值计算的可靠性。
　　 (3)研究不同结构形式的冷凝盘管及水箱对箱内温度场和速度场的影响。随着冷凝盘管之间间距的增加,热水温度不断降低,同时水箱内分层现象明显。当冷凝盘管的螺旋半径增加时,热水的温度变小。随着冷凝盘管的管径的增加,水箱中心线的温度分布无显著变化。
　　 综上所述,对卧式水箱内的冷凝盘管的结构形式对水箱温度场及速度场作了研究。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 热泵热水器的研究

1.3 国内外自然对流问题的研究

1.4 问题的提出和研究意义

1.5 研究内容

第2章 热泵热水器卧式水箱的建模

2.1 物理模型

2.2 数学模型

2.3 数值模拟方法

2.4 基于FVM的流体力学方程离散格式

2.5 FVM的求解方法

第3章 实验

3.1 实验内容

3.2 测量设备

3.3 部分测量点的测量结果

第4章 热泵热水器卧式水箱水温分布模拟

4.1 Fluent软件的特点

4.2 Gambit的前处理过程

4.3 前处理-利用Gambit建立数学模型

4.4 利用fluent进行仿真模拟

4.5 水箱内水的温度场及速度分布

4.5.1 水箱内热水温度场的特点

4.5.2 箱内热水的速度场的特点

4.6 数值模拟和实验的测点温度变化对照

第5章 盘管结构形式及参数对温度分布及速度分布的影响及其优化

5.1 冷凝盘管的间距对热水分布的影响

5.1.1 冷凝盘管的间距对热水温度的影响

5.1.2 冷凝盘管的间距对热水速度分布的影响

5.2 冷凝盘管的螺旋半径对热水分布的影响

5.2.1 冷凝盘管的螺旋半径对热水温度场的影响

5.2.2 冷凝盘管的螺旋半径对水的速度分布的影响

5.3 盘管直径对水箱温度及速度的影响

5.3.1 盘管直径对水箱温度分布的影响

5.3.2 盘管直径对热水速度分布的影响

第6章 结论

6.1 主要工作

6.2 主要结论

参考文献

致谢