基于地源热泵变工况下制冷机组性能仿真研究

摘要

近年来对制冷系统与设备的仿真研究不断地走向深入，国内外的研究者针对各种形式的制冷系统与设备，建立了各种形式的仿真模型，进行仿真研究与计算。另一方面，在节能与环保已成为关系到国家是否可持续发展的关键问题情况下，地源热泵系统由于其高效、节能、环保的特点，越来越受到人们的重视并得到越来越广泛的应用。与其他热泵系统一样，地源热泵的运行特性受到室内空气条件的影响，此外，因地源热泵的室外热源取自地下，相对于其他热泵系统，它受到土壤条件与地下换热器的结构形式的影响，本文利用仿真技术，针对地源热泵系统中的各个部件建立了仿真模型，进行仿真计算，对影响各部件运行性能的各参数进行了分析和研究。另外，在建立部件模型的基础上，建立了地源热泵系统的整体模型，并进行仿真计算，分析研究了变工况条件下，不同运行参数对地源热泵系统运行性能的影响。在此基础上，对提高地源热泵系统运行经济性提出建议。 本文主要完成了以下一些内容： 1)建立了地源热泵系统各部件的数学模型，并利用各部件的仿真结果，分析部件运行参数变化对部件运行性能的影响，为以后研究分析系统运行参数对系统性能影响的研究打下基础。 2)将前面所建立的地源热泵各部件数学模型进行有机的结合，建立起地源热泵的系统仿真模型。 3)给出了地源热泵系统仿真模型的仿真结果，分析研究了变工况下地源热泵系统运行过程中不同运行参数变化对系统运行性能的影响。 4)在对地源热泵系统仿真结果分析的基础上，给出了提高地源热泵系统运行性能可以采取的方法，以指导在地源热泵实验和工程实际中对运行参数的调整，以使地源热泵系统的运行性能最佳。

目录

文摘

英文文摘

第1章. 绪论

1.1研究背景及选题意义

1.2研究现状

1.3研究的主要内容

第2章. 地源热泵地下换热模型

2.1引言

2.2垂直埋管地下换热温度场的物理模型和数学模型

2.2.1物理模型

2.2.2数学模型

2.2.3地下钻孔壁温度的计算

2.2.4地下换热模型的建立及仿真结果

2.3本章小结

第3章. 冷凝器模型

3.1引言

3.2冷凝器结构参数的确定

3.3冷凝器的理论模型

3.4冷凝器的数学模型

3.4.1管内冷却水与管壁的换热系数的计算采用了文献中的公式

3.4.2管外平均换热系数的计算采用了文献中的公式

3.4.3管外局部换热系数的计算

3.5冷凝器仿真模型的算法流程和仿真结果

3.5.1冷凝器分布参数模型的算法流程

3.5.2冷凝器的仿真模型界面

3.5.3仿真结果

3.6本章小结

第4章. 毛细管模型

4.1引言

4.2绝热毛细管的仿真模型

4.2.1物理模型

4.2.2数学模型

4.3绝热毛细管模型中各系数的计算

4.3.1摩阻系数和粘度计算

4.3.2临界质流量的计算

4.4仿真模型界面及仿真模型的算法流程

4.4.1仿真模型界面

4.4.2仿真模型算法流程

4.4.3模型仿真结果

4.5本章小结

第4章. 蒸发器模型

5.1引言

5.2确定蒸发器的结构尺寸

5.2.1蒸发器的运行要求

5.2.2设计计算

5.2.3蒸发器主要结构参数

5.3蒸发器的物理模型与数学模型

5.3.1蒸发器的物理模型

5.3.2蒸发器的数学模型

5.4数学模型的离散化

5.4.1两相区控制方程组的离散化

5.4.2过热区控制方程组的离散化

5.5蒸发器模型的算法流程图

5.6仿真模型界面及仿真结果

5.6.1模型仿真界面

5.6.2仿真结果及分析

5.7本章小结

第6章. 压缩机模型

6.1引言

6.2数学模型

6.2.1压缩机的输气量

6.2.2压缩机的排气温度

6.2.3压缩机的输入功率

6.3仿真模型界面及仿真结果分析

6.3.1仿真模型界面

6.3.2仿真结果及分析

6.4本章小结

第7章. 地源热泵系统模型

7.1引言

7.2系统各部件模型

7.3充注量与空泡系数模型

7.3.1空泡系数模型

7.3.2制冷剂的充注量

7.4地源热泵垂直埋管热作用半径

7.5地源热泵系统仿真模型

7.6系统仿真算法流程图和仿真界面图

7.7仿真结果及分析

7.8本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

硕士期间发表论文