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双级压缩空气源热泵供暖系统实验及研究模拟

霍猛  
【摘要】: 空气源热泵以其高效、节能、环保的优势正在越来越多的受到人们的关注。而双级压缩系统多应用于低温空气源热泵系统中。在双级压缩两级节流空气源热泵系统中,第一级节流机构控制着系统中制冷剂流量在低压端和高压端的分配,因此对系统的中间压力、压缩机的排气温度和系统制热量等性能参数有很大影响,如果其调节不当会危害到系统的正常运行,因此其形式的选择是至关重要的。本文通过实验和模拟的方法对热力膨胀阀和毛细管作为第一级节流机构的系统进行了研究。 本文搭建了冷热恒温实验室和双级压缩两级节流空气源热泵供暖系统实验台,对采用毛细管和热力膨胀阀作为第一级节流机构的空气源热泵供暖系统进行了大量的实验测试,运用这些实验数据对该系统的性能进行了评价,为进一步改进系统性能提供了参考,也为模拟研究提供了充足的数据样本。 本文对双级压缩两级节流空气源热泵供暖系统建立了稳态系统仿真模型,提出了一种适用于双级压缩两级节流系统的仿真算法,并对其迭代判据的确定、迭代变量的选取作出了分析。为了兼顾系统模型的计算速度和准确性,用经验模型和实验关联式的方法对系统中的节流机构和压缩机进行了建模;换热器采用分区分布参数模型,并给出了其详细的仿真算法。 利用本文开发的仿真模型模拟了双级压缩两级节流空气源热泵供暖系统的性能,并比较了仿真结果和实验数据的吻合程度,模型计算的系统制热量、COP、高级压缩机排气温度等参数的平均误差分别为3.21%、3.57%、2.68%,模拟结果是令人满意的。在此基础上,对第一级节流机构采用多种不同型号毛细管的热泵供暖系统的性能进行了仿真计算,分析了不同毛细管对系统性能系数,如制热量、COP、高压机排气温度等的影响,最终给出了不同工况下系统中第一级节流机构毛细管的使用策略,即当环境温度在-6℃以上时系统可采用1.85m和1.50m的毛细管作为第一级节流机构;在-6℃至-17℃之间时可采用2.30m或2.05m的毛细管;在-17℃以下时可采用2.54m毛细管。


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