【摘要】：二氧化碳跨臨界循環(huán)熱泵熱水機組作為新一代的熱水制取設備,在節(jié)能、環(huán)保和高效等方面具有十分顯著的優(yōu)勢,但CO_2流體在超臨界區(qū)物性參數(shù)變化劇烈和系統(tǒng)運行壓力高等特點給CO_2熱泵熱水機的系統(tǒng)設計與優(yōu)化增加了難度。因此,本文針對某款CO_2熱泵熱水機主要做了如下工作:(1)參考傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)的建模方法,在MATLAB中建立用于CO_2跨臨界循環(huán)各部件的穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型,并在此基礎上在SIMULINK平臺中建立了系統(tǒng)的仿真計算模型;(2)在環(huán)境模擬焓差實驗室中測試和分析了在不同環(huán)境溫度和不同出水溫度對該機組的輸入功率和制熱量等運行參數(shù)的影響;依據(jù)測試數(shù)據(jù)修正各模型參數(shù)來提高計算精度,并擬合得到了壓縮機的漏熱系數(shù)與出水溫度和環(huán)境溫度之間的關聯(lián)式;(3)分別利用部件和系統(tǒng)仿真模型分析了機組高溫出水時氣體冷卻器的傳熱特性和其換熱面積對傳熱特性的影響,并分析在特定工況下回熱器大小對系統(tǒng)運行參數(shù)的影響;經(jīng)過上述階段性工作,本文得出了如下結論:機組高溫出水時氣體冷卻器中傳熱特性的惡化主要是由于超臨界CO_2流體物性特性和水流量的影響且傳熱面積的增大能緩解該衰減現(xiàn)象但效果有限;在考慮節(jié)流損失時,回熱器存在最佳的換熱面積使得在特定工況下的節(jié)流損失最小、制熱量最大和系統(tǒng)能效比最大。
【圖文】：

爐耗能嚴重、能效低且產(chǎn)生較大污染等原因，國家已有明確的政燃煤鍋爐；太陽能熱水器是利用太陽能來制取熱水，環(huán)保且能效易受到環(huán)境影響；電熱水器無污染但能效低；熱泵熱水器尤其是器作為新一代的熱水制取熱備具有相當高的制熱效率，雖然有廉的運行和維護費較低使其成本的回收周期相對可觀。因此，二在節(jié)能、環(huán)保、安全和便捷性等方面具有十分顯著的優(yōu)勢[2]。劑替代與 CO2，空氣源與地源熱泵技術或空氣源、地源與太陽能等之間的相互到了大范圍的應用，但其中的循環(huán)工質(zhì)仍為傳統(tǒng)的制冷劑如 Ra 等。而現(xiàn)階段正處于制冷劑替代工作的關鍵階段——第四階段冷劑的大規(guī)模應用導致了另一個環(huán)境問題——全球變暖，從 20內(nèi)開始了 0ODP 和低 GWP 制冷劑的開發(fā)和應用，主要有兩個方的 0ODP 和低 GWP 的制冷劑，另一個是自然工質(zhì)，如 R290。

圖 1.2 常見制冷劑的環(huán)境特性(ODP 和 GWP)[30]Figure1.2 Environmental characteristics of common refrigerants (ODP and GWP)[4]我國已在 2007 年完成了 CFCs 的替代工作，，提前兩年半實現(xiàn)《蒙特利爾中議定的目標。而在 2016 年世界各國在《蒙特利爾協(xié)議書》的基礎上圍體包括 HFCs 的削減目標下達成的《基加利修正案》將加快新一輪的制冷作——用低 GWP 的制冷劑來替代高 GWP 的制冷劑[5]。二氧化碳作為一表 1.2 傳統(tǒng)工質(zhì)的特性對比Table1.2 Comparison of characteristics of traditional working fluids冷劑15℃時的壓力（MPa）70℃時的壓力（MPa）壓比70℃時的汽化潛熱（kJ/kg）15℃時的密（kg/m3）R134a 0.49 2.12 4.3 124 23.8R407c 0.75 3.5 4.7 107 31.9R600 0.18 0.81 4.5 307 4.5R600a 0.26 1.09 4.2 269 6.8R717 0.73 3.31 4.5 939 5.7
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU822

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本文編號：2674500