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R134a/CO_2复叠式空气源热泵系统和跨临界CO_2中间补气热泵系统的性能对比

卢尧  
【摘要】:近年来中国环境问题突出,传统供暖方式存在低效、高耗能、环境污染严重等多种弊端,因而我国大力发展煤改气,煤改电来缓解环境压力。考虑到天然气分布不均匀,储存和运输都有局限性,而电能的储存和运输十分方便,并且中国现阶段已有充足的电量储备,因此本文认为煤改电将是重要的方向。热泵(Heat Pump)是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置,也是全世界倍受关注的新能源技术。通常来说,热泵完成这一过程需要消耗电能。空气源热泵在我国部分地区被广泛应用,但在较为严寒的地区使用还存在诸多问题。因此,需要改良空气源热泵,扩大空气源热泵应用范围,满足热泵在严寒地区的使用需求。CO_2是一种自然工质,近年来也成为了热泵领域学者研究的热门。本文提出R134a/CO_2复叠式空气源热泵系统和跨临界CO_2中间补气系统两种空气源热泵改良方案。R134a/CO_2复叠式空气源热泵系统以Cool Pack仿真为主,跨临界CO_2中间补气系统通过搭建试验台进行实验测试。并对两种方案性能进行对比。本文主要研究任务和内容如下:1.通过Cool Pack对R134a/CO_2复叠式空气源热泵系统进行仿真,并得到相应数据和处理结果。2.搭建跨临界CO_2中间补气系统试验台,调试实验设备并进行试验测试,获取相应数据和处理结果3.进行两种方案结果分析,主要从系统供热系数和压缩机性能来进行比较,找出性能较好的方案。性能对比分析结论:在本文所给工况下,制取55℃热水时,复叠系统和补气系统均有较好的性能,且都能稳定高效运行。复叠系统不论COP还是压缩机性能都优于补气系统。其中最大COP差在-12℃处为20.3%,最小在0℃处为17.4%。考虑到复叠系统与补气系统相比较,涉及两个循环过程,并且运动部件较多,实际投入生产可能需要克服较多实际问题,相比较而言,补气系统就比较容易实现量产。


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