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水源热泵系统设计及仿真研究

刘永智  
【摘要】:节能减排,保护环境是我国经济发展的方向,提高能量的利用效率是节能减排的重要举措。目前我国运行的火(核)电场中大量的冷却水排空到环境中,造成能源的浪费和对环境的热污染。水源热泵系统作为一种回收利用火(核)电厂冷却水余热的节能装置,有着巨大的发展潜力。 本文针对利用水源热泵系统回收火(核)电厂冷却水余热进行了仿真模拟研究。首先建立了水源热泵系统中蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置的稳态分布参数模型,通过对模型模拟计算了冷凝器冷却水进水温度、进水流速以及工质过热度等对冷凝器换热产生影响,结果表明:进水温度过高、工质流出蒸发器以及进入冷凝器过热度过大时都不利于冷凝器的高效运行;水流速度也会影响冷凝器的换热效率,换热效率随水流速度的增大而增加,当水流速度增加到一定值时换热效率的增加由逐渐变缓到不再发生变化。通过冷凝器模型分析上述影响换热效率的作用机理:运行工况的变化会使热泵工质的相区发生迁移,当两相区所占相区的比重较大时,系统运行效率高,反之较低。根据仿真模拟计算所得的影响冷凝器的因素研究,可以为提高热泵系统的运行效率提供优化得运行参数。用Clenda模型的思想对热泵工质的在过热区与过冷区的物性进行了拟合计算,得到了热泵工质一些重要物性参数的拟合系数,提高了仿真模拟的计算精度与速度。采用Visual Studio2010软件,在仿真模拟分析的基础上对热电厂冷却水余热回收热泵系统的设计进行了可视化编程,编制了计算软件,为此类热泵产品设计计算提供了有效的工具。


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