三套管蓄能型换热器性能实验研究

论文摘要

本文主要分析了蓄能技术、热泵节能技术、再生能源在目前暖通空调领域的研究趋势,提出了一种新型的太阳能和空气源热泵集成系统以及在该集成系统中起重要作用的三套管蓄能换热器,中间层管路为制冷剂R22,次外层管路为相变材料PCM,最外层管路为循环取冷(蓄热)水。本文首先分析了新型集成系统的原理和运行模式,然后就其中的核心装置——三套管蓄能换热装置进行了设计计算,结合新型集成系统的运行工况,最终提出了本课题中的实验研究思路,设计了实验台,并确定了实验所需的工况。为了便于实验研究和分析,本文中均采用了理想性假设,为后续变工况等研究奠定了基础。随着能源问题的日益严重,各种蓄能技术都成为了研究的热点,其中涉及到蓄能换热器的实验研究和理论有很多,但是对套管换热器进行研究的人很少,而且基本上是针对双层套管的研究,并多为强化套管传热方面的研究,涉及相变蓄能的研究不多,因此三套管蓄能换热器的研究具有前瞻性,具有重要的研究价值。因此,在相变贮能理论的基础上,结合传热理论,搭建了三套管蓄能型换热器热工性能测试实验台,目的在于进行换热器整体热工性能和影响因素的分析,因此设定了多种典型工况,对系统中典型测点和蓄能换热器内各层物质的温度场进行了测试和分析。本实验研究主要测量PCM温度、外层循环水温和流量等参数,结合集成系统运行工况,设计了以下工况:蓄冷释冷单独运行工况;蓄热释热单独运行工况;蓄热取热同时运行工况。实验结果表明:PCM和外层水的变化特性均呈规律性变化,其他影响因素如节流程度、外层水温、外层水流量等在不同工况中影响程度不同,同时也发现了一些问题,为后续实验的改进提供了依据。本文的研究成果为这种新系统的优化设计提供了参考,同时为进一步的深入研究提供了指导意见,为这种系统的推广应用提供了实验数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 空气源热泵和太阳能热泵研究现状
• 1.2.2 蓄能换热器国外研究现状
• 1.2.3 蓄能换热器国内研究现状
• 1.3 本课题主要研究内容
• 1.3.1 太阳能和空气源热泵集成系统及蓄能换热器的提出
• 1.3.2 本课题所作的主要工作
• 1.4 本章小结
• 第2章 三套管蓄能换热器设计
• 2.1 相变材料PCM的选择
• 2.2 压缩机的选择和工作参数的确定
• 2.2.1 压缩机选型
• 2.2.2 压缩机工作参数的确定
• 2.3 制冷剂中心盘管的设计
• 2.4 PCM盘管的设计
• 2.5 外层水管的设计
• 2.6 蓄能换热装置的设计结果
• 2.7 本章小结
• 第3章 三套管蓄能换热器性能实验台设计和调试
• 3.1 实验的理论基础
• 3.1.1 相变蓄能理论基础
• 3.1.2 实验研究思路
• 3.2 实验台搭建
• 3.2.1 实验台流程
• 3.2.2 实验主要装置和设备
• 3.2.3 实验主要测试仪器
• 3.3 温度测试
• 3.3.1 测温点的布置
• 3.3.2 热电偶标定
• 3.4 压力测试
• 3.5 流量测试
• 3.6 实验台调试
• 3.6.1 系统吹污过程
• 3.6.2 气密性检验过程
• 3.6.3 抽真空过程
• 3.6.4 充氟过程
• 3.7 本章小结
• 第4章 误差分析
• 4.1 误差基本理论
• 4.2 系统误差处理方法
• 4.3 随机误差分析
• 4.3.1 直接测量误差分析
• 4.3.2 间接测量误差分析
• 4.4 整个实验装置的误差分析
• 4.5 实验数据的合理性检验
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验数据处理和分析
• 5.1 系统可行性分析
• 5.2 蓄冷释冷单独进行工况分析
• 5.2.1 蓄冷释冷整体过程分析
• 5.2.2 蓄冷的影响因素分析
• 5.2.3 释冷的影响因素分析
• 5.3 蓄热释热同时进行的工况分析
• 5.3.1 蓄热释热同时进行工况整体过程分析
• 5.3.2 影响因素分析
• 5.4 蓄热释热单独进行工况分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢