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水源热泵热水器实验研究分析

2018-09-25 13:38 来源:未知
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  水源热泵技能使用少数电能将地表水或地下水的低档次能量搬运至高档次,现在正成为节能范畴的研讨热门.针对水源热泵变冷凝参数的相关研讨缺少的现状,经过建立水源热泵热水器试验台进行了相应试验研讨.在水流量Q为0.7~1.3m3?h-1,进水温度t为15~30℃范围内,对体系功耗、制热量、制冷量、热泵功能系数COP等参数进行了丈量.试验成果表明,在水流量为1.1m3?h-1,进水温度为20℃时,COP到达最大值,体系均匀热泵功能系数COPave为3.23,此刻体系处于最佳运转工况。由此可知,寻觅体系的最佳运转工况对热泵体系规划和实践工程使用具有重要的含义。
 
  国内动力缺少日益严重已成为限制我国经济发展的一大瓶颈,国家在注重动力节约和再使用的一起,也愈加重视新技能的开发与使用.水源热泵技能使用少数热能将地表水或地下水的低档次能量搬运至高档次热能,因其节能环保的特色,正被广泛使用[1-2].水源热泵技能的研讨首要包含地表或浅层水源(如地下水、河流和湖泊)热泵和人工再生水源(工业废水、废气)热泵[3].
  Yan等开始研讨了不同的板片方式、制冷剂、流态对板式换热器换热作用的影响,剖析了板式换热器作为冷凝器或蒸腾器使用于地下水源热泵体系中的特色[4-5].王芳经过试验和仿真模仿研讨发现,井水进、出口温差一守时,进口温度升高有助于进步地下水源热泵体系COP;井水进口温度一守时,进、出口温差的升高将下降体系COP[6].朱禹试验研讨发现跟着蒸腾器侧水流量增大,热泵体系COP升高[7].陈剑波研讨表明,对R410a水源热泵空调机组而言,进水温度升高时,在制热工况下有利于进步体系COP,在制冷工况下将下降体系COP[8].
 
  上述研讨多会集在冷凝或蒸腾参数根本坚持不变时的试验研讨和模仿剖析,并未剖析变冷凝参数工况下热泵体系运转特性.本文经过建立水源热泵热水器试验台,研讨体系运转过程中,冷凝器侧参数不断改变时,进水温度、水流量对COP、功耗、制热量、制冷量的影响,然后得到水源热泵热水体系的最佳运转工况,为后续实践使用供给参阅依据.
 
  1试验原理及试验台组成
 
  水源热泵试验设备原理如图1所示.试验设备首要包含两个体系:热泵体系和水体系,其间水体系又包含冷冻水体系(蒸腾器侧)和冷却水体系(冷凝器侧).热泵体系由蒸腾器、紧缩机、冷凝器、热力膨胀阀及其它辅佐部件组成.
 
  制冷剂与低温热源循环水在蒸腾器中进行热交换(蒸腾吸热),经紧缩机紧缩后进入冷凝器与蓄热循环水进行热交换(冷凝放热),过冷液体经热力膨胀阀进入蒸腾器,完结一个循环,然后到达把能量从低档次搬运至高档次的意图.经过安置在体系流程中的9个温度测点、4个压力测点和1个示功器,可及时了解制冷剂各点状况参数、蒸腾器和冷凝器进、出口水温及紧缩机功耗.本试验采用温度可控的电加热水箱模仿低温热源.
 
  2试验成果及剖析
 
  为研讨低温热源参数对体系功能的影响,试验分为定温度变流量(进水温度t为20℃,水流量Q分别为0.9、1.1、1.3m3?h-1)、定流质变温度(Q为1.1m3?h-1,t分别为15、20、25、30℃)和一起制冷、制热运转三大类.当体系运转安稳后(开机约5min),记录体系运转参数,当恒温水箱温度到达设定值时,停止工作.
 
  2.1不同水流量下体系功耗、COP随时刻的改变
 
  图2为进水温度为20℃时,不同水流量下功耗、COP随运转时刻的改变.由图2(a)可知,功耗随运转时刻的添加而添加,且水流量越大,其添加速率越快;由图2(b)可知:Q=0.9m3?h-1时,体系均匀热泵系数COPave=3.17;Q=1.1m3?h-1时,COPave=3.23;Q=1.3m3?h-1时,COPave=3.13.COP随水流量增大,出现先增大后减小的趋势,Q=1.1m3?h-1时,体系处于最佳运转状况.这是因为在进水温度恒守时,跟着水流量添加,将导致蒸腾器进、出水温差减小,制冷剂流量略有添加,体系制热量、制冷量添加,功耗添加.Q≤1.1m3?h-1时,功耗添加速率小于制热量添加速率,COP增大;当Q≥1.1m3?h-1时,功耗添加速率大于制冷量添加速率,导致COP下降.
 
  2.2不同进水温度下体系功耗、COP随时刻的改变
 
  图3为水流量Q=1.1m3?h-1时,不同进水温度下,功耗、COP随运转时刻的改变.由图3(a)知,功耗随体系运转时刻的添加而添加,且低温热源进口水温越高,添加速率增大.由图3(b)可知:t=15℃时,COPave=3.16;t=20℃时,COPave=3.23;t=25℃时,COPave=3.10;t=30℃时,COPave=3.01.COP随进水温度的升高,出现先增大后减小的趋势,t=20℃时,体系处于最佳运转状况.这是因为低温热源水流量恒守时,跟着进水温度的升高,体系蒸腾压力升高,制冷剂流量添加,功耗添加,体系制热量、制冷量添加.t≤20℃时,功耗添加速率小于制热量添加速率,COP添加;t≥20℃时,功耗添加速率大于制热量添加速率,COP下降.
 
  2.3双工况运转时进水温度、功耗及COP随时刻的改变
 
  双工况运转指体系在进水温度(蒸腾温度)接连下降,冷凝温度接连升高的工况下运转.图4为双工况运转,水流量Q=0.7m3?h-1,初始进水温度为24.5℃时,进水温度、功耗及COP随运转时刻的改变.从图中可知,跟着体系的运转,进水温度不断下降,功耗不断升高,COP先增大后下降.在体系运转初始阶段,因为蒸腾器出口制冷剂过热度大,导致热力膨胀阀开度增大、制冷剂流量添加,继而制冷量、紧缩机功耗、制热量添加,且制热量添加起伏大于紧缩机功耗添加起伏,COP升高;25min后,因为进水温度下降,制冷量、制热量削减,一起跟着冷凝器进、出口水温差的添加,冷凝温度升高使压比增大,紧缩机功耗略有添加,导致体系COP下降.体系运转25min时,进水温度在20℃左右,COP到达最大,也验证了进水温度为20℃时,体系处于最佳运转状况。
 
  
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