不同溶质对闭式热源塔热泵系统性能的影响研究

摘要

随着能源和环境问题的日益突出，以节能和环保为主要特征，吸收空气中低品位能的闭式热源塔热泵技术在整个空调行业具有良好的发展势头。但这一技术目前应用还不甚广泛，正处于起步探索阶段。国内对防冻溶液对热源塔性能影响的研究主要集中在开式热源塔热泵系统中，而闭式热源塔热泵系统中防冻溶液的选择与应用处于摸索阶段。研究和分析不同溶质防冻溶液对闭式热源塔热泵性能影响和运行效果，对于闭式热源塔热泵技术的推广和应用具有十分重要的指导意义。
　　 本文首先介绍了闭式热源塔热泵系统的构成及工作原理，分析了系统特点及关键技术，简单分析了闭式热源塔热泵热质交换过程及其传热理论，闭式热源塔热泵系统运行稳定，具有良好应用前景。
　　 分析了闭式热源塔热泵系统的防冻溶液的特点，选取氯化钙，氯化锂、乙二醇相应的水溶液，从其凝固温度、比热容、密度、黏度、腐蚀性、挥发性及经济性等各方面进行理论分析和比较。
　　 设计并搭建了闭式热源塔热泵系统实验台，在此基础上分别完成了凝固温度为-5℃，-11℃，-20℃时氯化钙，氯化锂，乙二醇三种溶质防冻溶液下闭式热源塔热泵系统性能实验。实验研究结果表明:在长沙地区，凝固温度为-5℃的溶质水溶液基本不适合用于闭式热源塔热泵系统的防冻溶液。在室外环境温度为12～18℃，空气相对湿度为80％～90％时，就氯化钙，氯化锂，乙二醇而言，同一溶质不同浓度，不同溶质同一凝固温度下的防冻溶液闭式热源塔热泵系统性能有所差异，但是差异不大，差值在10％以内，且机组平均COP值为2.84～3.10。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 热源塔热泵系统的研究现状

1．3 常用防冻溶液的研究现状

1．4 本文的研究意义及研究内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

第2章 闭式热源塔热泵系统技术及热质交换理论

2．1 闭式热源塔热泵系统工作原理

2．1．1 系统构成

2．1．2 工作原理

2．2 闭式热源塔热泵系统特点

2．3 闭式热源塔热泵关键技术分析

2．3．1 小温差传热技术

2．3．2 宽翅片管换热器

2．3．3 防霜及冷凝水分离装置

2．4 闭式热源塔热泵热质交换理论

2．4．1 夏季工况

2．4．2 冬季工况

2．5 本章小结

第3章 不同溶质防冻溶液特性分析

3．1 防冻溶液综述

3．2 氯化钙水溶液特性分析

3．2．1 凝固温度

3．2．2 比热容

3．2．3 密度和黏度

3．3 氯化锂水溶液特性分析

3．3．1 凝固温度

3．3．2 比热容

3．4．3 密度和黏度

3．4 乙二醇水溶液特性分析

3．4．1 凝固温度

3．4．2 比热容

3．4．3 密度和黏度

3．5 三种溶质的防冻溶液性能综合比较

3．6 本章小结

第4章 闭式热源塔热泵系统实验介绍

4．1 实验目的

4．2 实验台工作原理及其组成

4．2．1 水源热泵机组

4．2．2 闭式热源塔

4．2．3 其他

4．3 测量参数与测量手段

4．3．1 温度的测量

4．3．2 水流量的测量

4．3．3 溶液浓度的测量

4．3．4 风量的测量

4．3．5 功率的测量

4．3．6 测试仪器汇总

4．5 实验方案与步骤

4．5．1 实验方案设定

4．5．2 实验步骤

4．6 本章小结

第5章 闭式热源塔热泵系统实验数据分析

5．1 数据处理

5．1．1 热源塔进出液温度

5．1．2 热源塔吸热量

5．1．3 热泵机组制热量

5．1．4 热泵机组制热性能系数

5．2 氯化钙水溶液的数据分析

5．3 氯化锂水溶液的数据分析

5．4 乙二醇水溶液的数据分析

5．5 三者的比较

5．6 实验误差分析

5．7 本章小结

结论和展望

参考文献

致谢