地表水源热泵螺旋盘管换热器性能实验及理论研究

摘要

在全球能源与环境问题的推动下，热泵技术得到了迅猛的发展。我国地域幅员辽阔，水资源丰富，为闭式地表水源热泵系统广泛应用提供了基础。而对闭式系统而言，低位侧的螺旋盘管换热器的设计计算非常关键。然而，国内对于闭式地表水源热泵低位侧换热器的设计缺少基础理论和实验数据的技术支持，闭式地表水源热泵的发展受到了极大阻碍。因此，开展闭式地表水源热泵低位侧换热器传热特性及流阻特性实验研究具有重要意义。
　　本文为了研究螺旋盘管换热器的传热特性及流阻特性，归纳了实验原理，分析了原有实验台存在的不足，并对原有实验台进行改造，用于模拟流动型水体中闭式地表水源热泵螺旋盘管换热器实际运行情况。
　　基于改造后的实验台，本文分别开展了夏季放热工况和冬季取热工况下的传热及流阻特性实验，对管内介质流量、管外地表水流量、接近温差、螺旋盘管水平间距比、螺旋盘管垂直间距比、盘管排数对换热器传热特性的影响，对管内雷诺数、螺旋盘管水平间距比、垂直间距比对流阻特性的影响进行了理论分析与探讨。实验结果表明，在管内介质为旺盛紊流状态而管外地表水为低雷诺数流动情况下，管外的强制对流换热是制约螺旋盘管换热器换热性能的主要因素；螺旋盘管换热器的换热性能随着水平间距比的增加而减小，随着垂直间距比和盘管排数的增加而增大，但变化并不明显。螺旋盘管换热器的压力损失随着水平间距比和垂直间距比的增加而增大。
　　基于已有实验数据，本文将螺旋盘管传热及流阻特性实验数据与现有理论准则关联式计算值进行比较，给出了在一定范围内适用于螺旋盘管换热器计算的传热及流阻特性实验关联式，并基于修正后的实验关联式给出不同参数对传热及流阻特性影响的理论分析。对修正后实验关联式给出误差分析，相对误差在5％以内，满足工程应用精度要求。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3存在的问题

1.4主要研究内容

第2章 实验研究方法

2.1改造的目的和方法

2.2实验台原理

2.3实验研究方案

2.4本章小结

第3章 传热特性实验结果与分析

3.1流量对传热特性的影响

3.2接近温差对传热特性的影响

3.3几何参数对传热特性的影响

3.4实验误差分析

3.5本章小结

第4章 传热特性实验关联式的确定与修正

4.1管内强制对流传热关联式的确定

4.2管外传热关联式实验值与理论值比较

4.3管外强制对流传热关联式的修正

4.4修正后实验关联式的误差分析

4.5本章小结

第5章 流阻特性实验结果分析与关联式的修正

5.1流阻特性实验结果与分析

5.2流阻特性实验值与理论值比较

5.3流阻特性实验关联式的修正

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间获得的成果

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