【摘 要】
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采用双级压缩的循环方式是解决空气源热泵在寒冷及严寒地区适用性问题的有效方法,它同时能够提高空气源热泵的制热效率,但与其他空气源热泵相比,同样存在供热模式下室外蒸发器换热面结霜导致与空气的换热效果变差从而使机组效能变低甚至无法正常使用的问题。针对双级压缩空气源热泵在寒冷及严寒地区供热运行模式下的结霜/除霜问题,本文采用蓄热除霜的解决方法,设计出一种结合蓄热器的新型双级压缩空气源热泵热风机。蓄热器是该
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采用双级压缩的循环方式是解决空气源热泵在寒冷及严寒地区适用性问题的有效方法,它同时能够提高空气源热泵的制热效率,但与其他空气源热泵相比,同样存在供热模式下室外蒸发器换热面结霜导致与空气的换热效果变差从而使机组效能变低甚至无法正常使用的问题。针对双级压缩空气源热泵在寒冷及严寒地区供热运行模式下的结霜/除霜问题,本文采用蓄热除霜的解决方法,设计出一种结合蓄热器的新型双级压缩空气源热泵热风机。蓄热器是该系统中最关键的物理部件,蓄热材料的蓄热/放热是该系统蓄热除霜中最关键的过程,故蓄热材料的选择,蓄热器形式、大小的设计,蓄热器传热过程的详细分析对该设备蓄热除霜性能的实现与优化有重要的参考价值。本课题所研究的双级压缩空气源热泵着眼于解决北方农村地区农户家庭的冬季供暖问题,蓄热介质选用乙二醇水溶液,借助Solid Works,ANSYS Fluent等相关软件对双螺旋盘管蓄热器进行了建模及数值模拟,并对结果进行了分析。以下是本文的主要结论:双螺旋盘管蓄热器的蓄热工况持续30 min,该工况下低压机排气压力为2.4 MPa,排气温度70℃,蓄热用乙二醇溶液初始温度为15℃时,蓄热效率峰值可达72.73%,以最低使用温度为-10℃计算,蓄热量约7532.7k J,符合设计要求。间断供热的放热工况下,5分钟内的温降,蓄热器内高度100mm,200mm,300mm处温度变化及降温幅度分别为:42℃降至30℃,12℃;44℃降至36.5℃,7.5℃;48℃降至43.2℃,4.8℃。不间断供热的放热工况下,5分钟内的温降,蓄热器内高度100mm,200mm,300mm处的温度变化及降温幅度分别为:39℃降至8.2℃,30.8℃;42℃降至12.7℃,29.3℃;46℃降至20.6℃,25.4℃。两种放热工况下蓄热介质温度下降的趋势呈现出相似的变化特点:放热效率随蓄热介质与制冷剂温差的变小而变小,受限于蓄热器内水自然对流的换热方式,放热效率呈现出先较快下降,再缓慢下降,再较快下降的波动趋势。后者因同时存在室内供热的原因,放热速度更快,温度下降速度也更快。
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