發(fā)布時(shí)間：2020-05-10 11:06

【摘要】：單級(jí)壓縮式熱泵系統(tǒng)在冬季環(huán)境溫度低時(shí),系統(tǒng)的壓縮比過大、容積效率降低、性能系數(shù)下降。雙級(jí)壓縮式熱泵系統(tǒng)性能要優(yōu)于單級(jí)壓縮式熱泵系統(tǒng),但在環(huán)境溫度低于-25℃時(shí),雙級(jí)壓縮熱泵系統(tǒng)的性能系數(shù)趨近于1,制熱效果差。復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)的性能要優(yōu)于雙級(jí)壓縮式熱泵系統(tǒng),在環(huán)境溫度低于-25℃時(shí),復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)仍保持高效運(yùn)行,因此在低環(huán)境溫度下高效運(yùn)行的復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)具有很好的發(fā)展前景。本課題采用理論分析和實(shí)驗(yàn)研究的方法,對復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)在低環(huán)境溫度下的制熱性能進(jìn)行了研究。理論研究的主要內(nèi)容為:通過熱力循環(huán)對復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)進(jìn)行熱力學(xué)分析,得到在不同環(huán)境溫度以及中間溫度下,系統(tǒng)各項(xiàng)性能參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),系統(tǒng)蒸發(fā)溫度升高,制熱系數(shù)也隨之增大;當(dāng)蒸發(fā)溫度、冷凝溫度一定時(shí),隨著中間溫度的升高,系統(tǒng)制熱系數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢,因此,當(dāng)運(yùn)行工況發(fā)生變化時(shí),需改變高低溫級(jí)制冷劑流量比,調(diào)節(jié)系統(tǒng)中間溫度,使系統(tǒng)在最佳COP下穩(wěn)定運(yùn)行,中間溫度的改變是通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率以及系統(tǒng)制冷劑流量實(shí)現(xiàn)的。在設(shè)備選型時(shí),高低溫級(jí)壓縮機(jī)選用變頻壓縮機(jī),以R410A制冷劑為高低溫級(jí)工質(zhì),并且在實(shí)驗(yàn)中是以高溫級(jí)蒸發(fā)溫度作為復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)的中間溫度進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)在冷凝溫度以及高低溫級(jí)壓縮機(jī)頻率一定的工況下,環(huán)境溫度的變化范圍是-30℃~-24℃,當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),低溫級(jí)壓縮比降低的幅度依次是5.3%、3.1%、2.8%,高溫級(jí)壓縮比降低的幅度依次是5.9%、3.8%、2.6%,低溫級(jí)壓縮比降低的幅度要小于高溫級(jí)壓縮比降低的幅度,并且復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)中間溫度是逐漸升高的,中間換熱溫差的變化依次是5.1℃、4.8℃、4.6℃、4.5℃,復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)的中間換熱溫差隨環(huán)境溫度的升高逐漸減小。(2)在蒸發(fā)溫度和冷凝溫度一定的工況下,固定高溫級(jí)壓縮機(jī)頻率,低溫級(jí)壓縮機(jī)頻率變化范圍是50Hz~80Hz,系統(tǒng)的中間換熱溫差在4.5℃左右,高溫級(jí)壓縮比變化范圍是3.92~3.71,低溫級(jí)壓縮比變化范圍是4.41~4.67。固定低溫級(jí)壓縮機(jī)頻率,高溫級(jí)壓縮機(jī)頻率變化范圍是50Hz~80Hz,系統(tǒng)的中間換熱溫度差在5.1℃左右,高溫級(jí)壓縮比變化范圍是3.88~4.01,低溫級(jí)壓縮比變化范圍是4.54~4.45。低溫級(jí)變頻時(shí)系統(tǒng)制熱系數(shù)要大于高溫級(jí)變頻時(shí)系統(tǒng)制熱系數(shù),因此低溫級(jí)壓縮機(jī)頻率改變對系統(tǒng)性能的影響要優(yōu)于高溫級(jí)壓縮機(jī)頻率的改變。(3)在冷凝溫度50℃,高溫級(jí)壓縮機(jī)頻率一定的工況下,當(dāng)蒸發(fā)溫度一定時(shí),隨著低溫級(jí)壓縮機(jī)頻率的增加,系統(tǒng)COP呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢;當(dāng)系統(tǒng)在最佳頻率下運(yùn)行時(shí),蒸發(fā)溫度從-38℃增加到-32℃,最佳COP的增長幅度為7.7%、3.8%、1.8%,隨著蒸發(fā)溫度的升高,系統(tǒng)制熱系數(shù)COP增長速度變緩;當(dāng)蒸發(fā)溫度升高時(shí),系統(tǒng)在最優(yōu)COP下運(yùn)行的低溫級(jí)壓縮機(jī)最佳頻率減小。綜上所述,復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)解決了單級(jí)壓縮和雙級(jí)壓縮式熱泵系統(tǒng)在低環(huán)境溫度下壓縮比大、制熱效果差、性能系數(shù)低的問題,并且系統(tǒng)在不同工況下,通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率,改變高低溫級(jí)制冷劑流量,在低環(huán)境溫度下可實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。
【圖文】：

圖 2-1 復(fù)疊式熱泵循環(huán)原理圖和壓焓圖Fig.2-1 Principle Chart and Pressure Enthalpy Chart of Cascade Heat Pump Cycle復(fù)疊式熱泵循環(huán)與復(fù)疊式制冷循環(huán)在理論上都是由兩個(gè)單級(jí)循環(huán)組成的，并且循逆卡諾循環(huán)原理。根據(jù)復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)的性質(zhì)，對于制冷劑的使用也有一定的

圖 2-2 復(fù)疊式熱泵系統(tǒng)模擬流程圖Fig.2-2 Flow chart of cascade heat pump system simulation度對系統(tǒng)性能的影響（熱泵）系統(tǒng)，環(huán)境溫度改變時(shí)，系統(tǒng)蒸發(fā)溫度改變，各t =50℃的工
【學(xué)位授予單位】：天津商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB657

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本文編號(hào)：2657207