跨臨界二氧化碳熱泵熱水系統(tǒng)熵分析及優(yōu)化.pdf

1、目前環(huán)境問題已成為一個(gè)重要的全球問題，其中臭氧層破壞和溫室效應(yīng)問題直接關(guān)系到人類的健康和生存，引起了人們的高度重視。在制冷裝置中廣泛使用的氟里昂制冷劑的排放是引起臭氧層破壞的主要原因，對(duì)溫室效應(yīng)的作用也很大，由此可見制冷劑的替代迫在眉睫。 二氧化碳憑借其熱物性優(yōu)勢(shì)和友好的環(huán)境性能，使其將在本世紀(jì)內(nèi)成為汽車空調(diào)和熱泵系統(tǒng)中最主要的自然工質(zhì)，而二氧化碳跨臨界系統(tǒng)氣體冷卻器所具有的較高排氣溫度和較大溫度滑移，使它在熱泵熱水器方面的應(yīng)用

2、又具有其它供熱方式無法比擬的優(yōu)勢(shì)。 本文以提高跨臨界循環(huán)性能為目的，從(火用)和熵角度建立了跨臨界二氧化碳熱泵熱水系統(tǒng)仿真模型，對(duì)其性能及其影響因素進(jìn)行了理論分析，研究表明排氣壓力對(duì)系統(tǒng)熱力學(xué)第二定律效率的影響很大，并存在最優(yōu)值，但并不等同于系統(tǒng)COP最大值對(duì)應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)行壓力；另外內(nèi)部換熱器效率對(duì)系統(tǒng)第二定律效率的影響也不可忽視；同時(shí)還指出了變工況下系統(tǒng)各部件的不可逆損失大小，用于指導(dǎo)優(yōu)化系統(tǒng)。 在部件結(jié)構(gòu)方面，對(duì)二氧化

3、碳小直徑氣體冷卻器進(jìn)行了熵分析和優(yōu)化，以熵產(chǎn)數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了流動(dòng)形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣體冷卻器換熱性能的影響，并得出設(shè)計(jì)工況和外形下的最佳管徑和管數(shù)組合。本文還建立了CO2微通道蒸發(fā)器熵分析模型，從能量和熵角度探討了蒸發(fā)溫度、質(zhì)量流量、流動(dòng)形式和流程數(shù)對(duì)換熱性能的影響，而且研究發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整各因素使工質(zhì)出口剛好達(dá)到飽和干蒸汽狀態(tài)時(shí)，此時(shí)的蒸發(fā)器換熱性能處于較優(yōu)的狀態(tài)。 本文的研究工作對(duì)跨臨界二氧化碳熱泵熱水器的實(shí)際應(yīng)用以及優(yōu)化提供