有关地表水源热泵几个关键问题的研究

论文摘要

进入21世纪,我国乃至世界能源形势越来越严峻,能源危机频发。在化石能源逐步枯竭,并且污染日益严重的情况下,世界把目光投向了可再生能源,热泵技术就是在能源与环境问题的推动下,获得了进步与发展。我国拥有丰富的地表水资源,以地表水作为低位热源的地表水源热泵系统在我国有着极其广阔的发展和应用前景。我国在地表水源热泵方面的研究和应用刚刚起步,与国外的相比,存在着很大的差距。而对于地表水源热泵系统中普遍使用的闭式系统的换热器设计,国内的研究现状存在着一定的问题,并且已经影响到地表水源热泵的推广使用。本文从换热器设计基本原理入手,介绍了换热器设计的一般要求和大致过程,给出了一般间壁式换热器的传热计算方法,得到圆管壁传热系数计算公式;分析了换热器传热表面的传热特性,得到计算内外表面对流换热系数的经验关系式。其次,结合本课题中要研究的地表水源热泵塑料螺旋管换热器的具体情况,将计算换热器内外表面对流换热系数的经验关系式进行简化,建立了适合设计计算的数学模型,在介绍了换热器运行参数的选取原则之后,分别对换热介质为水和乙二醇溶液的供热/供冷工况进行计算,得到了换热器设计线算图。然后,介绍了地表水源热泵空调系统的设计步骤,给出了换热器设计线算图的应用方法,并对换热器的安装、施工和系统调试进行了系统地论述。最后,介绍了常用防冻剂的性能和选择原则,给出了常用防冻剂-乙二醇的安全数据表。本课题来源于“十一五”国家科技支撑计划重大项目“既有建筑综合改造关键技术研究与示范”课题五“既有建筑设备改造关键技术研究”（2006BAJ03A05）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源及研究的目的和意义
• 1.1.1 能源与环境问题
• 1.1.2 热泵的节能与环境效益
• 1.1.3 地表水源热泵在我国的应用前景
• 1.1.4 课题研究目的及意义
• 1.2 国内外研究及应用现状
• 1.2.1 国外地表水源热泵的研究及应用现状
• 1.2.2 国内地表水源热泵及换热器的研究现状和存在的问题
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 换热器设计原理
• 2.1 换热器设计概述
• 2.1.1 换热器的合理设计
• 2.1.2 换热器的设计过程
• 2.2 换热器的传热计算
• 2.2.1 换热器传热计算中的基本参数和方程
• 2.2.2 换热器的传热热阻
• 2.3 换热器传热表面的传热特性
• 2.3.1 换热介质流经圆管通道时的传热特性
• 2.3.2 流体横掠管束时的传热热性
• 2.4 本章小结
• 第3章 塑料螺旋管换热器设计线算图
• 3.1 塑料螺旋管换热器数学模型的建立
• 3.1.1 换热器外表面与地表水之间对流换热系数的求解
• 3.1.2 换热器内表面与换热介质之间对流换热系数的求解
• 3.1.3 换热器传热系数的求解
• 3.2 运行参数的合理选取
• 3.2.1 换热介质流速和压降的选取
• 3.2.2 换热介质压力、温度和换热终温的选取
• 3.3 塑料螺旋管换热器设计线算图
• 3.3.1 换热介质为水时的设计线算图
• 3.3.2 换热介质为乙二醇溶液时的设计线算图
• 3.3.3 水体流速修正及换热器进出口温差修正
• 3.4 本章小结
• 第4章 地表水源热泵空调系统的设计步骤
• 4.1 地表水换热系统的形式
• 4.2 地表水的特点对热泵空调系统的影响
• 4.3 换热器的设计要点
• 4.4 地表水换热器安装、施工和系统调试
• 4.4.1 地表水勘测
• 4.4.2 换热器安装与施工
• 4.4.3 换热器调试
• 4.4.4 地表水换热系统检验与验收
• 4.5 本章小结
• 第5章 防冻剂的性能和选取原则
• 5.1 冰点
• 5.2 腐蚀
• 5.3 毒性和对环境的影响
• 5.4 处理和存储
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢