以制冷剂过冷为热源的热源塔热泵溶液低压沸腾再生研究

摘要

热源塔热泵是一种新型建筑冷热源方案，在夏季制冷时可实现水冷冷水机组的高效率，在冬季供热时从环境中吸取热量作为热泵的低位热源，同时避免空气源热泵结霜问题。热源塔热泵在冬季制热工况运行时，低温溶液在热源塔中与空气换热，吸收空气的热量。当空气中水蒸汽分压力大于溶液表面水蒸汽分压力，空气中的水蒸汽将进入溶液中，使溶液浓度变稀，冰点上升，溶液存在冻结危险。为保证系统安全可靠运行，需要对变稀的溶液进行浓缩再生。针对热源塔热泵存在的溶液再生需求，提出一种采用热源塔热泵制冷剂过冷所放热量作为溶液再生热源，在低压条件下溶液利用沸腾实现再生的溶液再生方法。本文采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对利用制冷剂过冷所放热量作为热源实现低压沸腾溶液再生进行了较深入的研究，为热源塔热泵溶液高效再生方法的探索提供参考。
　　理论分析乙二醇溶液低压沸腾再生机理。推导得出质量浓度为20％乙二醇溶液不同压力下沸腾温度以及在3kPa恒定压力下乙二醇水二元溶液气液平衡温度-质量浓度图。基于乙二醇溶液T-w图详细分析乙二醇溶液低压沸腾再生过程。
　　提出一种以制冷剂过冷所放热量为热源的溶液低压沸腾再生方法，搭建热源塔热泵实验台和溶液低压沸腾再生实验台，建立热源塔热泵与溶液低压沸腾系统模型。实验研究热泵过冷换热器换热量与所提供热水温度的耦合关系以及在不同热水流量、冷却水流量工况下溶液低压沸腾再生装置性能参数变化规律。
　　在实验验证热源塔热泵与溶液低压沸腾再生模型准确性基础上，建立以制冷剂过冷所放热量为热源的溶液低压沸腾再生综合系统模型。基于溶液低压沸腾综合系统模型，研究不同热水流量、冷却水流量、热泵过冷换热器面积参数变化对综合系统性能的影响规律，结果表明:再生装置冷却水流量变化对调节溶液再生系统性能有较好效果，当冷却水流量从0.01kg/s增加至0.05kg/s时，凝结水质量增加15.5％;过冷换热器面积变化变化对溶液再生系统性能的优化较为明显，当过冷换热器面积从0.075m2增加至0.175m2，凝结水质量增加27.5％。

目录

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摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 热源塔热泵研究现状

1．3 溶液再生研究现状

1．3．1 太阳能作为溶液再生热源

1．3．2 热泵冷凝热作为溶液再生热源

1．4 本文的研究内容

第二章 以制冷剂过冷为热源的溶液低压沸腾再生方法分析及模型建立

2．1 可行性理论分析

2．1．1 乙二醇溶液低压沸腾再生分析

2．1．2 热源塔热泵制冷剂过冷压焓图分析

2．2 热源塔热泵与溶液再生装置综合系统数学模型的建立

2．3 模型仿真程序实现方式

2．4 本章小结

第三章 热源塔热泵过冷及溶液低压沸腾再生实验研究

3．1 热源塔热泵与溶液低压沸腾再生装置实验台的搭建

3．2 热源塔热泵过冷换热器性能实验

3．2．1 热水进口温度对系统性能的影响

3．2．2 热水流量对系统性毹的影响

3．3 溶液低压沸腾再生实验

3．3．1 热水流量对溶液再生装置性能的影响

3．3．2 冷却水流量对溶液再生装置性能的影响

3．4 本章小结

第四章 以制冷剂过冷为热源的溶液低压沸腾再生研究

4．1 以制冷剂过冷为热源的溶液低压沸腾再生系统

4．2 以制冷剂过冷为热源的溶液低压沸腾再生研究

4．2．1 热水流量变化对再生系统性能的影响规律

4．2．2 冷却水流量变化对再生系统性能的影响规律

4．2．3 过冷换热器面积变化对再生系统性能的影响规律

4．3 以制冷剂过冷为热源的溶液低压沸腾再生优化

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结研究

5．2 研究展望

致谢

参考文献

硕士在读期间发表论文及其他成果