采用SV静态混合器为直接接触换热器的蒸气压缩式热泵的研究

摘要

热泵作为一种高效节能设备在工业生产和日常生活中得到了广泛应用，但其性能有待进一步提高。为此，本课题组将直接接触换热器引进蒸气压缩式热泵系统，以期利用直接接触换热低温差传热和高传热速率的特点，降低冷凝器和蒸发器之间的压力差和温度差，从而提高热泵的性能。同时，为减小直接接触换热器几何尺寸，设计搭建了以SV静态混合器为冷凝器和蒸发器的蒸气压缩式热泵实验平台，通过对实验平台各种参数的测试分析，主要研究工作和结果总结如下： （1）本文建立了柱形直接接触蒸发器的一维稳态传热模型。此模型基于单个泡滴在连续相中的蒸发换热模型，考虑泡滴的生长、破裂特性，推导泡滴与连续相的传热系数，并通过引进修正参数优化了简化了SV静态混合器内直接接触蒸发换热模型。 （2）设计搭建了 SV静态混合器蒸发和冷凝换热实验平台，实验验证了换热器的低温差传热特性。实验数据显示，SV静态混合器的引进，不但大大减小了直接接触换热器的尺寸，同时也极大的提高了换热器的体积换热系数。 （3）设计搭建了以 SV静态混合器为冷凝器和蒸发器的蒸气压缩式热泵稳态实验平台。通过实验手段，考察不同工况下压缩机的运行参数、换热器的传热特性、热泵及整个系统的 COP。实验数据表明在采用滚动转子压缩机时，热泵COP略优于传统热泵，系统有待进一步优化。 （4）采用分析方法对稳态实验平台进行分析，结果指出：供热和制冷工况下，压缩机的不可逆损失分别占系统总?损的48.2%和42.4%，改善压缩过程对提高热泵性能具有很大潜力。为此，对稳态实验平台进行改进，以R600a专用的冰箱压缩机取代滚动转子压缩机，热泵性能提高较为显著。 （5）基于稳态实验，设计搭建瞬态实验系统，用于模拟本系统的实际应用。实验数据表明在制冷工况下，辐射板的散热情况受气象条件影响较大，高辐照度高时，冷凝器散热困难，使系统冷凝压力升高，不利于热泵性能提高。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 热泵技术的发展和现状

1.2 直接接触换热的研究现状

1.3 SV静态混合器

1.4 论文工作的提出

第2章 直接接触蒸发换热的理论研究

2.1 直接接触蒸发换热器的物理模型

2.2 直接接触蒸发换热器内连续相的控制方程

2.3 求解方法

2.4 本章小结

第3章 SV静态混合器型直接接触换热器的性能研究

3.1 实验系统

3.2 测试系统

3.3 数据处理分析方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第4章 采用SV静态混合器为直接接触换热器的蒸气压缩式热泵系统

4.1 稳态实验装置

4.2 瞬态实验装置

4.3 数据处理分析方法

4.4 本章小结

第5章 采用直接接触换热器的蒸气压缩式热泵系统性能研究

5.1 热泵系统稳态性能分析

5.2 新型热泵系统运行可靠性检验

5.3 热泵系统瞬态性能分析

5.4 本章小结

第6章 直接接触蒸气压缩式热泵的?分析

6.1 热力学分析方法

6.2 ?分析基础

6.3 直接接触蒸气压缩式热泵的?分析

6.4 直接接触蒸气压缩式热泵的?分析模型

6.5 ?分析结果与讨论

6.6 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 本文创新点

7.3 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

主要符号说明

致谢