65℃冷凝温度下水源热泵机组运行特性分析研究

论文摘要

近几年,采用热泵机组实现建筑供暖在我国得到了广泛的应用,普通水源热泵机组是在以地盘管、风机盘管等做为末端的工作参数下设计的,即普通水源热泵机组制热工况下的供水温度在45℃～50℃之间。但在实际应用中有很多供暖末端需提供更高的供水温度,如60℃的供水温度,这样普通的水源热泵机组在65℃的冷凝温度下运行就大大超出了其名义制热工况范围,这就使得其运行效率和稳定性受到一定的影响。那么对普通水源热泵机组进行简单的改进使之在65℃冷凝温度下高效、稳定的运行有着一定的现实意义。本文主要研究内容如下:(1)以R134a为制冷工质,在蒸发温度为2℃、冷凝温度为65℃、制热量为298kW的工况下,进行了单级压缩、单级回热式、一次节流中间完全冷却、一次节流中间不完全冷却四种制冷循环方式下制热性能系数的理论计算,得出四种循环方式下的制热性能系数值分别为:3.8、3.9345、3.934、4.014。经理论对比分析,为使系统简单最终采用了单级压缩增加一定的过热度及过冷度的制冷循环方式。(2)在蒸发温度为2℃、冷凝温度为65℃、制热量为298kW、过热度为10℃、过冷度为5℃的工况下对机组进行了相关部件的选型及设计计算。所选螺杆式压缩机功率为89.7kW;经计算知:干式壳管式蒸发器换热面积为28m2;卧式壳管式冷凝器换热面积为10.4 m2。并且该机组在设计工况下的制热性能系数理论计算值为4.5;蒸发温度为0℃时制热性能系数理论计算值为3.93。(3)在水源热泵机组性能测试台上进行机组的性能测试。经测试知:机组在设计工况下稳定运行时制热性能系数约为4;在蒸发温度为0℃、冷凝温度为65℃的工况下,机组稳定运行时制热性能系数约为3.55。结合机组满负荷和部分负荷运行测试分析,并考虑螺杆式压缩机运行的极限工况,得出该机组的高效、稳定运行工况范围:最低蒸发温度0℃;最高冷凝温度65℃。因而在此工况范围内机组可推广使用。(4)进行了MSRB25A水源热泵机组与MSRB25水源热泵机组以及空气源热泵机组90sh经济性能的比较。三种热泵机组在蒸发温度为2℃,冷凝温度为65℃的工况下制热性能系数值分别为4、2.73、3.2,因此MSRB25A制热性能系数最高;并且MSRB25A与MSRB25造价相差不多,MSRB25A造价比90sh低三万元左右。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 本课题研究方法及内容
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 水源热泵系统的理论计算
• 2.1 制冷工质的选择
• 2.2 制冷循环方式的选取
• 2.2.1 制冷循环流程图及压焓图
• 2.2.2 热力循环计算
• 2.2.2.1 单级压缩制冷循环的热力计算
• 2.2.2.2 回热式单级压缩制冷循环的热力计算
• 2.2.2.3 一次节流、中间完全冷却制冷循环热力计算
• 2.2.2.4 一次节流、中间不完全冷却制冷循环热力计算
• 2.2.3 计算结果
• 2.2.4 计算结果分析
• 2.2.5 制冷循环方案的确定
• 2.3 水源热泵机组设计的理论分析及相关计算
• 2.3.1 压缩机类型的选择
• 2.3.1.1 螺杆式压缩机在压缩比较高情况下运行性能的理论分析
• 2.3.2 蒸发器和冷凝器形式的选择
• 2.3.2.1 蒸发器的形式选择
• 2.3.2.2 冷凝器的形式选择
• 2.3.3 水源热泵机组设计计算
• 2.3.3.1 在设计工况下的理论计算
• 2.3.3.2 在设计工况下各部件选型计算
• 2.4 当蒸发温度降低2℃时机组制热性能的理论分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 水源热泵机组实验测试及测试结果分析
• 3.1 测试系统介绍
• 3.1.1 测试参数
• 3.1.2 实验台装置
• 3.1.2.1 水路循环系统
• 3.1.2.2 温度、压力、流量测试系统
• 3.1.3 测试系统原理图
• 3.1.4 测试系统
• 3.1.5 实验步骤
• 3.1.5.1 在设计工况下及蒸发温度再降低2℃的工况下的测试方法
• 3.1.5.2 当外在参数变化时对机组的测试步骤
• 3.2 实验测试结果
• 3.3 实验测试结果分析
• 3.4 理论计算和测试结果的对比分析
• 3.4.1 不可逆损失分析
• 3.4.2 测试系统的误差分析
• 3.4.2.1 测试基本量的误差
• 3.4.2.2 测量误差
• 3.5 本章小结
• 第4章 水源热泵机组的经济性及适用性分析
• 4.1 水源热泵机组的经济性分析
• 4.1.1 制热性能系数的对比分析
• 4.1.2 初投资的对比
• 4.1.3 综合分析
• 4.2 水源热泵机组的适用工况分析
• 4.3 水源热泵机组的应用分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果