輻射板輔助熱泵系統(tǒng)理論與實驗研究.pdf

1、輻射板輔助熱泵系統(tǒng)理論與實驗研究輻射板輔助熱泵系統(tǒng)理論與實驗研究Theeticalexperimentalstudyoftheradiativepanelsassistedheatpump學科專業(yè)：化工過程機械研究生：閆矛指導教師：王一平教授天津大學化工學院二零一二年六月摘要太陽能已成為世界上發(fā)展最快的新能源之一，而太陽能與建筑的結(jié)合，更是促進了可再生能源在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應用和完善。本文結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對目前尚處在研究階段的太陽能輔

2、助熱泵技術(shù)——輻射板輔助熱泵系統(tǒng)進行理論和實驗研究，系統(tǒng)綜合利用太陽能、空氣源、太空低溫輻射等多種可再生能源，可為建筑提供冷暖，同時為建筑節(jié)能和新能源的利用提出一個新的方向。首先，本文建立了輻射板二維穩(wěn)態(tài)傳熱模型，模型綜合輻射、對流和熱傳導三種傳熱方式。模型采用有限元差分將非線性微分方程離散化，通過Newton迭代法對模型進行求解；通過模型求解，對輻射板的夏季集冷、冬季集熱性能的影響因素進行理論分析，并對實驗結(jié)果進行深入分析。研究表明，

3、輻射板的集熱性能受輻照度、風速、環(huán)境溫度以及管內(nèi)流體狀態(tài)的影響，其中輻射板的集熱量隨輻照度、環(huán)境溫度升高而增大。對于集冷性能，主要受環(huán)境溫度和風速的影響，當風速過大可能導致輻射板的工作狀態(tài)發(fā)生變化。其次，本文對熱泵系統(tǒng)的各個部件建立穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型，通過對模型進行求解和驗證，對各部件性能進行理論分析。經(jīng)過分析得到冷凝器的長度為1.67m時，系統(tǒng)的過冷度可以保持在3~5℃，使得系統(tǒng)性能較好；同時冷凝器的換熱量隨著進口水溫的增大而降低。蒸發(fā)器模

4、擬結(jié)果表明，蒸發(fā)器的主要換熱量集中在兩相區(qū)的沸騰換熱，隨著蒸發(fā)器的進口水溫的增高，其換熱量增加。最后，綜合利用上述模型，對輻射板輔助熱泵系統(tǒng)進行了深入分析，得到輻射板輔助熱泵系統(tǒng)白天集熱，其性能隨輻照度變化，夜間集冷對于環(huán)境的依賴程度較小，由于源端的波動性，系統(tǒng)集熱制冷性能的主要影響因素為末端的能量負荷，所以根據(jù)末端用戶的需求設(shè)定合適的末端溫度，將提高系統(tǒng)整體效率，實現(xiàn)輻射板輔助熱泵系統(tǒng)的高效率。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：輻射板穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型集熱集