中高温空气能热水器性能实验与模拟研究

摘要

空气能热水器因其环保、安全、节能、高效等特点，正逐步在热水器市场占据一席之地。由于热泵工质和冷凝压力等的限制，热泵热水器的出水温度一般为60℃左右，因而约束了热泵热水器在一些需要70℃以上中高温热水的特殊行业的推广和应用。本文以某型号的5匹空气能热水器为对象，进行中高温空气能热水器的性能试验和模拟研究。
　　（1）在进行不同质量比R22/R142b理论循环性能计算的基础上，利用搭建的实验系统，研究了热水器在不同环境温度下的性能变化，确定了该热水器的最高出水温度，归纳出不同制冷剂充注量对制热量、耗功率、COP、排气温度和压力的影响规律。结论表明：该热水器制取的热水温度范围为64℃~91℃，满足中高温热水的需求；充注量对制热量、耗功率和COP的影响并不大，而对压缩机的吸、排气温度和压缩比的影响比较显著，为了热泵系统性能的稳定，其最佳充注量宜为2.3kg。
　　（2）利用CFD方法对热水器的蒸发器空气侧传热和压降特性进行模拟研究，分析了管径和风速对换热量和摩擦阻力的影响，以期筛选与热泵系统相匹配的换热器，实现机组的性能优化。模拟结果显示：随着风速的递增及管径的缩小，换热量和摩擦阻力均增加，而评价换热器性能的指标却逐渐递减；建议采用管径为7mm的蒸发器，并控制翅片间的空气流速不超过3m/s。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状与文献综述

1.3目前研究工作的不足

1.4 本文的主要工作

第2章 空气能热水器混合工质理论循环计算

2.1 非共沸混合工质简述

2.2 理论循环计算

2.3 结果分析

2.4 本章小结

第3章 中高温空气能热水器性能实验研究

3.1 实验系统

3.2 最高水温测试

3.3 不同质量比下热泵性能测试

3.4 最佳充注量实验

3.5 实验误差分析

3.6 本章小结

第4章 空气能热水器翅片管换热性能数值模拟

4.1 物理模型

4.2 数学模型

4.3 网格划分及边界设置

4.4 模拟结果分析

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

作者攻读学位期间的科研成果

致谢