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空气源热泵机组动态特性及性能改进研究

刘志强  
【摘要】: 空气源热泵机组具有高效节能、使用方便和不污染使用地区环境的特点,在我国具有广阔的发展空间。然而机组的本身特点决定了在一定环境下必然存在结霜的现象,因此需要周期性地除霜。 本研究采用现代仿真技术和实验相结合的方法,首先比较系统地研究了空气源热泵机组结霜和除霜过程中系统的动态特性。在仿真模型研究中,提出了一个简单的可以用来模拟四通阀换向后系统高低压平衡和系统循环重新建立的过程,并将这一模型应用到机组动态特性研究。仿真结果和实验结果的比较表明本研究所提出仿真模型能反映空气源热泵机组结霜和除霜过程中系统的本质特性,仿真计算的实践表明所提出的仿真计算方法是行之有效的。 针对目前空气源热泵机组除霜过程中存在的问题,提出了一种基于现代仿真技术和管翅片温度变化率为基础的自适用控制技术,并探讨了这种技术的如何实现问题,为实现真正的按需除霜提供了理论上的依据。为了进一步拓宽仿真模型的应用,还研究了空气源热泵机组工质替换成新型工质后,系统动态特性的变化情况。R407C和R22工质系统的对比仿真研究表明,前者可以作为后者的替代工质在现有系统上使用,但性能系数略有降低。 为改善空气源热泵机组的结霜除霜动态性能,提出了一种利用冷凝器过冷度来调节制冷剂流量,在气液分离器里增加电热装置保持压缩机进口过热度的改进型系统,结果表明这种改进型系统不但可以改善系统的运行性能,同时能改善系统运行的经济性,为机组的技术升级和产品更新提供了一个新的途径。 最后对本研究作了总结和和未来的研究方向作了展望。


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