空气源自备电燃气机热泵系统的理论及实验研究

摘要

燃气机热泵是一种高效节能、经济环保的新型供热空调装置，国内对该装置的研究正处于起步阶段。本文研究的空气源自备电燃气机热泵系统在国内属于首创，本文对空气源自备电燃气机热泵进行了较为全面的理论分析和实验研究，目的是为空气源自备电燃气机热泵在中国市场的推广应用，在理论和实践上做好技术准备。主要研究内容如下：
　　 在本课题组前人研究的基础上，与课题组成员一起设计搭建了空气源自备电燃气机热泵实验台，对其进行了制热性能测试。以实验台为原型，对其进行火用损功率分析和热经济学分析。通过对燃气机热泵系统的火用损功率理论计算分析得出在设计空气源自备电燃气机热泵系统时，从能量品质的角度出发应该尽量减少系统内发电机的发电量，用以减少一次能量的转换带来的有效能的损失；热经济学分析得出了合适的传动比对燃气机热泵的经济性运行有着重要的影响；同时还得出空气源自备电燃气机热泵系统在中国具有广阔的应用空间；对搭建的空气源自备电燃气机热泵进行了制热实验测试，完成了实验台的变转速及末端水变流量实验，通过对实验数据的分析，得出本空气源自备电燃气机热泵在性能上达到当初设计性能要求，具有较高的一次能源利用率PER，最高值能达到1.69；有效回收和利用了发动机产生的废热，通过对制冷实验的数据分析，指出了本实验台还需完善的地方，为实验台的进一步改造和调试提供了经验借鉴；针对空气源自备电燃气机热泵系统的噪声问题，本文采用了隔声罩和双室抗性消声器，以此来达到降低燃气机热泵的中低频噪声的目的，通过模拟分析及实验研究，证明本文设计使用的隔声罩及消声器能很好的降低燃气机热泵的高、中、低频噪声；本文还讨论分析了燃气机热泵的多级传动比的设置问题，得出了在设计燃气机热泵的多级传动比时，应将室外温度延续时间较长、供暖负荷较大供暖区间的传动比设置的较小得结论。
　　 本文主要以实验和理论计算为研究方法，两者相辅相成，为空气源自备电燃气机热泵系统在中国的推广应用推波助澜，所采用的方法和得出的结论对以后空气源自备电燃气机热泵的研究和设计具有参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1中国的能源结构

1.1.2中国的环境保护需要

1.1.3中国的电力概括

1.1.4天然气在中国的广泛使用

1.2燃气机热泵的研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3本文的主要研究内容

1.4本章小结

第二章空气源自备电燃气机热泵系统热力学及热经济学分析

2.1总能系统

2.2空气源自备电燃气机热泵系统

2.3空气源自备电燃气机热泵的热力学分析

2.3.1空气源自备电燃气机热泵系统的流程及运行参数

2.3.2空气源自备电燃气机热泵系统热力学分析

2.3.3计算结果及分析

2.3.4空气源自备电燃气机热泵热力学分析结论

2.4空气源自备电燃气机热泵的热经济学分析

2.4.1空气源自备电燃气机热泵系统的热经济学

2.4.2空气源自备电燃气机热泵的热经济学模型

2.4.3空气源自备电燃气机热泵系统的热经济学分析

2.4.4空气源自备电燃气机热泵系统热经济学分析结论

2.5本章小结

第三章空气源自备电燃气机热泵实验台简介

3.1空气源自备电燃气机热泵实验台的硬件组成

3.1.1燃气机系统

3.1.2热泵系统

3.1.3冷、热源系统

3.1.4实验台控制、数据测量和采集系统

3.2空气源自备电燃气机热泵实验台的软件组成

3.2.1组态软件

3.2.2编程软件

3.3空气源自备电燃气机热泵的实验流程

3.3.1空气源自备电燃气机热泵的开机准备

3.3.2空气源自备电燃气机热泵的开机

3.3.3空气源自备电燃气机热泵的关机

3.4本章小结

第四章空气源自备电燃气机热泵实验研究

4.1空气源自备电燃气机热泵制热工况变转速实验

4.1.1制热工况变转速实验的条件

4.1.2制热工况变转速实验数据分析

4.2空气源自备电燃气机热泵制热工况末端变流量实验

4.2.1制热工况变流量实验的条件

4.2.2制热工况变流量实验数据分析

4.3空气源自备电燃气机热泵制冷工况变转速实验

4.3.1制冷工况变转速实验的条件

4.3.2制冷工况变转速实验数据分析

4.4本章小结

第五章空气源自备电燃气机热泵的噪声控制

5.1燃气机热泵的噪声分析

5.2燃气机热泵机组噪声治理

5.2.1燃气机热泵机组辐射噪声治理

5.2.2燃气机热泵机组低频排气噪声治理

5.3隔声罩三维模型的建立

5.4隔声罩的声场模拟与实验对比

5.4.1隔声罩周围声场模拟

5.4.2安装隔声罩前后距离机组1m处声场的对比

5.5燃气机热泵机组的噪声治理实验

5.6模拟结果与实验数据的对比及分析

5.7噪声模拟及实验结论

5.8本章小结

第六章空气源自备电燃气机热泵的多级传动比研究

6.1空气源自备电燃气机热泵传动比的选择

6.1.1空气源自备电燃气机热泵单级传动比的选择

6.1.2空气源自备电燃气机热泵多级传动比的选择

6.2实例计算

6.2.1计算参数的设置

6.2.2燃气机及压缩机的性能参数

6.2.3计算结果及分析

6.3空气源自备电燃气机热泵多级传动比研究结论

6.4本章小结

第七章结论与展望

7.1总结

7.2本文的主要创新之处

7.3对后续工作的建议

参考文献

附录　符号表

发表论文和参加科研情况说明

致 谢