CO2熱泵熱水器的性能仿真研究.pdf

1、CO2工質(zhì)環(huán)保無(wú)污染，以CO2為循環(huán)工質(zhì)的熱泵熱水器（文中簡(jiǎn)稱為CO2熱泵）能獲得高溫?zé)崴O2熱泵技術(shù)的研究還有很多值得深入的地方，如如何減少熱泵節(jié)流損失、降低使用要求等，如何使用膨脹機(jī)回收膨脹功以提高系統(tǒng)性能系數(shù)。本文通過(guò)建立CO2熱泵系統(tǒng)循環(huán)和關(guān)鍵零部件的性能仿真模型，分析CO2物性、工作環(huán)境、關(guān)鍵零部件等對(duì)熱泵性能及其不可逆損失的影響，提出CO2熱泵系統(tǒng)循環(huán)和關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。本文的主要研究工作如下:
　　 一、對(duì)

2、CO2熱泵的循環(huán)方式進(jìn)行了研究和比較，并對(duì)CO2跨臨界雙級(jí)壓縮帶膨脹機(jī)循環(huán)的性能和(火用)進(jìn)行了計(jì)算。從提高CO2熱泵性能系數(shù)的角度出發(fā)，分別研究和比較了帶回?zé)崞?、膨脹機(jī)或節(jié)流閥等三種跨臨界雙級(jí)壓縮循環(huán)，獲得CO2熱泵系統(tǒng)循環(huán)系數(shù)最大的循環(huán)方式為帶膨脹機(jī)的循環(huán)，對(duì)CO2跨臨界雙級(jí)壓縮帶膨脹機(jī)循環(huán)的(火用)進(jìn)行了計(jì)算。根據(jù)計(jì)算和仿真結(jié)果，提出了CO2熱泵循環(huán)設(shè)計(jì)建議:提高低壓級(jí)壓縮機(jī)、膨脹機(jī)的絕熱效率，降低其(火用)損，從而提高循環(huán)系統(tǒng)整

3、體性能。
　　 二、對(duì)CO2熱泵膨脹機(jī)進(jìn)行了膨脹過(guò)程分析和不可逆損失分析。對(duì)膨脹機(jī)的膨脹過(guò)程進(jìn)行分階段研究，膨脹機(jī)膨脹功來(lái)源不同，膨脹回收功將受進(jìn)出口狀態(tài)的影響。對(duì)CO2滾動(dòng)活塞膨脹機(jī)的不可逆損失研究表明，膨脹機(jī)不可逆損失除受流體狀態(tài)影響之外，還受到膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)的影響。為了降低膨脹機(jī)不可逆損失，提出了膨脹機(jī)的設(shè)計(jì)原則:保持合理的接觸間隙，使膨脹機(jī)不可逆損失總量保持在較低水平，從而提高膨脹機(jī)的絕熱效率。
　　 三、對(duì)CO2氣

4、體冷卻器的換熱性能分析。對(duì)套管式CO2氣體冷卻器進(jìn)行微元建模研究，將每一個(gè)微元的出口狀態(tài)作為下一個(gè)微元的入口狀態(tài)，從而確保準(zhǔn)確計(jì)算CO2氣體冷卻器中流體狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化。研究顯示，CO2氣體冷卻器的換熱性能除受其進(jìn)出口CO2流體、冷卻水狀態(tài)影響之外，還受其結(jié)構(gòu)影響。因此，CO2氣體冷卻器的設(shè)計(jì)原則是:采用小管徑的長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)，提高流體側(cè)換熱效率，從而提高氣體冷卻器的換熱性能。
　　 本文對(duì)CO2熱泵系統(tǒng)循環(huán)進(jìn)行了仿真研究和比較，從優(yōu)化