空氣源熱泵熱水器封閉水箱內(nèi)水的溫度場及流場研究.pdf

1、空氣源熱泵熱水器(air source heat pump water heater，簡稱ASHPWH)以其節(jié)能、環(huán)保、安全性高等特點，在建筑采暖，工業(yè)生產(chǎn)及家居生活等領域，正在得到越來越廣泛的應用。為了進一步改善它的性能，方便用戶使用，許多學者從不同角度對ASHPWH進行研究。封閉水箱內(nèi)水的溫度分布是影響ASHPWH性能(如使用效果、運行能效等)的重要因素，相關研究，對促進熱泵熱水器技術的應用具有重要意義。 本文首先對非用水條

2、件下，封閉水箱內(nèi)水的溫度及速度分布進行模擬和實驗測試，在此基礎上，對水箱內(nèi)的冷凝盤管及水箱進行了優(yōu)化研究。主要研究工作包括： (1)建立了描述內(nèi)部沉浸冷凝盤管的封閉絕熱水箱內(nèi)水流動與換熱的數(shù)學模型，為簡化模型，假設內(nèi)部設有螺旋式冷凝盤管的三維圓柱水箱為軸對稱圖形，采用計算流體力學軟件FLUENT，對非穩(wěn)定狀態(tài)下箱內(nèi)的溫度場和流場進行了數(shù)值模擬。 (2)以一臺家用ASHPWH為研究對象，用熱電偶對不同加熱時間下水箱中一些特

3、定點進行了溫度測量。測量結果一方面為FLUNET計算提供邊界條件；另一方面用來與箱體內(nèi)一些特定點的溫度計算結果作對比，驗證了所建計算模型的正確性，為水箱及冷凝盤管的優(yōu)化提供了依據(jù)。 (3)對水箱內(nèi)的冷凝盤管及水箱進行了優(yōu)化研究。通過模擬計算，研究了冷凝盤管的螺旋半徑、管徑以及水箱徑高比等因素對箱內(nèi)溫度場及流場的影響。結果顯示，增大冷凝盤管的螺旋半徑，能提高熱水的平均溫度，有效的減少沿水箱高度方向的溫差。減小冷凝盤管管徑，能使箱內(nèi)