【摘 要】
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为了有效地利用空气能和太阳能,提高热泵系统的性能,提出了一种太阳能辅助的喷射补气空气源热泵系统(SEVIHP)。建立了系统的能量分析模型和(火用)模型,应用Fortran和Trnsys软件对系统进行模拟计算。主要研究内容及结论如下:(1)建立并验证了等面积混合两相喷射器和中间补气转子式压缩机的模型。与文献中实验值相比,喷射器模型各计算值的最大误差为5.5%,压缩机模型的最大误差为6.7%。(2)研
【基金项目】
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山西省基础研究计划项目(202103021224098)“制冷剂泄出式压缩与太阳能喷射一体化制冷系统构建及耦合特性研究”; 山西省重点研发计划项目(202102060301014)“太阳能喷射与压缩非等容耦合制冷装置关键技术; 国家国际科技合作项目(2013DFA61580)“基于喷射-压缩制冷的太阳能光热空调新技术”;
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为了有效地利用空气能和太阳能,提高热泵系统的性能,提出了一种太阳能辅助的喷射补气空气源热泵系统(SEVIHP)。建立了系统的能量分析模型和(火用)模型,应用Fortran和Trnsys软件对系统进行模拟计算。主要研究内容及结论如下:(1)建立并验证了等面积混合两相喷射器和中间补气转子式压缩机的模型。与文献中实验值相比,喷射器模型各计算值的最大误差为5.5%,压缩机模型的最大误差为6.7%。(2)研究了压缩机结构参数对补气压缩性能的影响。结果表明:随着气缸内半径和补气口半径的增大,补气开始角增大。随着气缸内半径和偏心距的增大,补气压缩机一个工作循环过程的总功耗和制热量增加,补气口半径的增加对总功耗和制热量影响较小。(3)分析了运行参数对系统性能的影响。在蒸发温度为-10℃、冷凝温度为50℃、太阳辐照度为300W/m~2,相对补气量αm为10%的计算条件下,当中间温度从21℃升高到30℃时,系统制热系数COPh和(火用)效率增大,制热量、总功耗、热制热性能系数COPr和总(火用)损减小。冷凝温度升高时,系统COPh减小,总功耗增大,且补气压缩机的功耗增加明显。因此,在大压比的情况下,为提高系统的性能,可通过减小补气压缩机的补气量,增大辅助压缩机的流量进行调整。与TSVI系统进行对比研究发现,在相同工况下,SEVIHP系统的制热性能要优于TSVI系统,制冷性能略低于TSVI系统;在蒸发温度为-20℃,冷凝温度为50℃,太阳辐照度为300W/m~2时,SEVIHP系统COPh的提升率可达83.2%。(4)在各运行参数(火用)分析中,蒸发器、补气压缩机和冷凝器这三个部件的(火用)损占总(火用)损的比重最大。因此,设计时选择换热效率高、内部损失小的蒸发器和冷凝器,并对补气压缩机模型进行优化是提高系统(火用)效率和性能的关键。(5)对SEVIHP系统在某一冬季气象日的TRNSYS模拟分析表明:SEVIHP系统的升压比随时间先增大后减小,喷射系数随时间先减小后增大。在不同蒸发温度、冷凝温度下,系统的总功耗和制热量随着时间先减小后增大,COPh先增大后减小,而COPr先减小后增大。
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