往復(fù)加熱型雙水箱熱泵熱水器理論分析與試驗研究.pdf

1、隨著人們生活水平的提高，家庭使用熱水的需求在不斷提高。熱水器是供應(yīng)熱水的主要設(shè)備，與電熱水器、燃氣熱水器等相比，空氣源熱泵熱水器具有更高的能源利用效率，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的普遍重視。 基于對現(xiàn)有空氣源熱泵熱水器工作過程的分析，本文作者提出了一種新的連續(xù)運行的往復(fù)加熱型雙水箱熱泵熱水器系統(tǒng)，可實現(xiàn)近似勞倫茨循環(huán)的熱水變溫加熱過程。每個水箱均由帶卷套密封的浮子分為兩個腔，以避免或減少水箱內(nèi)冷熱水直接混合產(chǎn)生的內(nèi)熱漏。本文主要工作有

2、：理論分析了往復(fù)加熱型的熱力循環(huán)過程，計算了理想條件下的平均性能系數(shù)，分析了影響性能的主要因素，與即熱型和常規(guī)貯熱型做了比較；實驗測試了貯水浮子水箱的浮子運動特性、外部保溫和內(nèi)部隔熱特性，采用莫爾沉淀滴定法，測出了水箱上下腔間的傳質(zhì)量；實驗測定了加熱浮子水箱的動態(tài)特性，包括上下腔換水時的體積流量、浮子運行速度、往復(fù)運行周期及余隙容積等；建立了往復(fù)加熱型雙水箱熱泵熱水器實驗臺，實測了其加熱溫度、加熱水量、性能系數(shù)等，將測試結(jié)果與即熱型、常

3、規(guī)貯熱型進行了比較。 理論計算與分析表明：在理想條件下，當(dāng)加熱溫度和加熱時間相同時，往復(fù)加熱型熱泵熱水器具有較高的平均性能系數(shù)，例如在蒸發(fā)溫度為15℃，進出口水溫分別為20℃和50℃，冷凝器熱端換熱溫差為5℃時的平均性能系數(shù)為7.46；在理想條件下，往復(fù)加熱型與常規(guī)貯熱型的性能系數(shù)一致，在實際運行時，后者有冷熱水混合，內(nèi)熱漏較大，前者存在余隙容積，會導(dǎo)致不可逆損失。 實驗結(jié)果表明：連續(xù)運行往復(fù)加熱型雙水箱熱泵熱水器方案在

4、實際上是可行的；在環(huán)境溫度為21.2℃，冷水初始溫度為21.2℃，加熱溫度為53.0℃，加熱時間相同的條件下，往復(fù)加熱型熱泵熱水器比即熱型的加熱過程平均性能系數(shù)提高約19％，加熱水量提高約29％；在環(huán)境溫度為23.5℃，冷水初始溫度為23.5℃，加熱溫度為50.7℃，加熱水量70L的工況下，往復(fù)加熱型熱泵熱水器與常規(guī)貯熱型的加熱過程平均性能系數(shù)和加熱時間基本相同，但前者供熱水過程性能優(yōu)于后者，說明采用浮子隔熱和卷套密封結(jié)構(gòu)的往復(fù)加熱型水