空气源热泵冷热水机组结霜工况下数学模型的建立与求解

在空气源热泵冷热水机组各部件模型的基础上,基于质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律,将这些部件模型有机地结合起来,建立了机组结霜工况下的动态数学模型.采用该模型对机组在不同工况下的性能进行了模拟分析,得到了风量、空气侧压降以及水侧换热器换热量、压缩机的轴功率等随结霜时间的变化.模拟结果表明,随着结霜量的增加,空气侧换热器的换热量减小,风量也将逐渐减小,而阻力却迅速增加;水侧换热器的换热量减小,水流量也减小.这为正确选择机组以及采取有效的除霜控制方式提供了依据.     

空气源热泵结霜与除霜时机的探讨

空气源热泵是我国南方地区广泛采用的空调冷热源形式之一,但是在南方冬季低温高湿环境下,空气源热泵的风冷蒸发器极易出现结霜现象。本文对空气源热泵结霜与除霜时机进行了研究。     

空气源热泵冷热水机组结霜研究

空气源热泵冷热水机组冬季运行时，空气侧换热器表面容易结霜，结霜将影响机组的供热能力，而且目前除霜过程的可靠性较差。对空气源热泵在冬季制热运行时结霜的因素进行了分析，并就结霜对机组冬季上况的影响进行了研究，提出了机组在冬季工况下性能提高的几条途径。     

空气源热泵冷热水机组空气侧换热器结霜特性研究进展

研究了空气源热泵机组冬季供热工况下各相关参数对结霜的影响,得出了一些对结霜影响的特性参数之间的对应关系曲线,同时进行了能效的分析比较,为产品开发和工程设计及研究提供了参考.     

翅片型式对空气源热泵机组结霜特性的影响

对使用条缝翅片管换热器的空气源热泵空调器在结霜工况下的动态性能进行了试验研究,用显微照相法测量了不同条件下室外换热器表面的霜层厚度,并与采用平翅片管换热器的热泵样机试验结果进行了比较.结果表明:在结霜初始阶段,条缝翅片管换热器表面霜层增长速度远大于平翅片管换热器,结霜循环周期大大缩短;对于低相对湿度工况,条缝翅片管换热器在结霜过程中出现了一段表面霜层厚度几乎不增长的时间段,使得其结霜周期显著增大;与使用平翅片管换热器的热泵样机不同,使用条缝翅片管蒸发器的热泵机组的制热量及性能系数随环境空气相对湿度的升高而大幅度降低.     

空气源热泵在我国应用结霜区域研究

通过直流型风洞试验台,对不同工况下平板结霜过程进行了试验研究.根据空气源热泵实际运行工况,获得理论结霜区域,并结合实验结果,将此区域划分为4个代表不同结霜程度的结霜区间,包括重霜区、一般结霜区、低温结霜区和轻霜区.根据我国18个城市的气象资料,获得各城市的结霜区域分布图,分析了空气源热泵在我国不同地区应用的结霜程度.研究结果表明:结霜现象会影响空气源热泵在我国不同地域的应用效果,应因地制宜的选用空气源热泵机组,并制定相应的除霜控制策略,避免误除霜事故的发生.     

翅片管换热器结霜工况的三维数值模拟与分析

为解决翅片管蒸发器结霜过程不易进行数值模拟的难题,利用组分传输与动态网格模型模拟蒸发器表面霜层生长的相变传热、传质过程,建立了结霜工况下翅片管蒸发器三维动态传热、传质的简化模型.计算得到了蒸发器表面霜层温度、空气压降及出口处含湿量.数值计算结果与实验结果趋势吻合较好.     

环境参数对空气源热泵蒸发器表面霜层影响研究

对一台空气源热泵翅片管蒸发器表面结霜特性进行了实验研究,分析了室外环境温度和相对湿度对霜层的形态、平均密度、总平均密度及动态密度的影响.实验结果表明:室外环境温度的降低或相对湿度的增加将促使换热器表面霜层在生长过程中形成针状霜晶,乃至形成绒状霜层;在高温、高湿度工况下,霜层表面出现凝结水滴,使得霜层密度增大.在霜层减速生长段,霜层平均密度随结霜时间呈增大趋势,而在霜层加速生长段,霜层平均密度随结霜时间迅速减小,且动态霜层密度远远小于霜层平均密度.对环境参数不同而霜层厚度相同的霜层平均密度进行比较发现,其随环境温度的升高及相对湿度的减小而增大,且相对湿度的影响在低湿度工况下更为显著.     

环境湿度对超疏水翅片结霜特性的影响

为揭示超疏水翅片在不同环境湿度下的结霜特性及抑霜性能,制备了接触角为161.5°的超疏水翅片,并通过搭建翅片表面结霜实验平台,获取了环境相对湿度分别为65%、75%、85%和95%条件下,超疏水翅片的结霜特性及抑霜性能.实验结果表明：结霜初始阶段凝结液滴的生长行为受相对湿度影响,凝结液滴的冻结时间随着相对湿度的增加而减少,但湿度对液滴冻结前翅片表面覆盖率的影响并不明显;结霜时间为45 min时,几种环境相对湿度下的霜层高度分别为0.26, 0.42, 0.65, 0.93 mm,虽然超疏水翅片的霜层高度随着环境相对湿度的增加而增加,但与普通翅片相比,其在不同湿度条件下均能有效抑制结霜.     

制冷系统蒸发器结霜特性数值模拟

为了深入分析制冷空调系统运行性能和合理确定融霜周期,需要研究蒸发器表面的结霜过程和霜层厚度的变化过程.根据传热传质过程基本理论和相关的经验公式,建立了蒸发器外表面水蒸汽传质及霜层生长过程数学模型,对某类翅片管式蒸发器外表面结霜过程及霜层厚度变化过程进行了数值模拟,并分析了外界参数变化对结霜厚度的影响.     

不均风速场对中大型热泵结霜工况性能的影响

针对一台名义制冷量为50 kW的风冷热泵冷热水机组,研究了风速不均匀分布对机组结霜工况性能的影响.实验结果表明:风速的不均匀分布是系统反馈控制支路产生振荡的主导因素;随着风速不均匀度增加,结霜速度加快,致使系统的稳定工作时间缩短,系统的换热性能降低;风速分布不均匀度为0.93与0.18时相比,系统的稳定工作时间缩短了34 min,系统的制热量降低约14.2%;结霜振荡阶段,霜层的阻塞作用成为影响系统性能的主要因素,随着风速分布不均匀度的增加,系统参数衰减加剧.     

风冷热泵冷热水机组结霜与除霜性能的实验研究

研究了风冷热泵冷热水机组结霜与除霜时的动态性能.在一台制冷量为55 kW的风冷热泵冷热水机组上进行了实验,结果表明:在结霜中期的64 min内,风速分布不均匀造成一些支路出口带有液体,导致热力膨胀阀的控制发生了间歇振荡;在结霜后期的32 min内,风速的不均匀分布与霜层导致传热性能的恶化相结合,使热力膨胀阀发生了持续的振荡;除霜时存在系统参数突然剧烈上升的“临界点”,这是由于风冷换热器管外的换热方式由临界点前霜融化成水的相变换热变成了临界点后空气的自然对流换热;在制热的启动阶段和除霜终止切换为制热循环时,排气压力发生了剧烈的突升,这与制冷剂的流量比较大和板式换热器的内容积比较小有关.     

风冷热泵冷热水机组除霜过程仿真

在对风冷热泵冷热水机组除霜过程内部状态变化进行定性分析的基础上 ,建立了机组除霜过程动态仿真的数学模型 ,采用质量引导法对数学模型进行求解 ,仿真计算结果与实验值的对比表明 :风冷热泵冷热水机组除霜过程的动态仿真反映了机组除霜过程的变化趋势 ,为利用建立数学模型进行理论分析并与实验相结合的方法深入研究机组的除霜过程 ,掌握机组除霜过程中各主要部件的性能变化 ,改进机组除霜性能 ,提高机组在冬季的工作特性与可靠性打下了基础     

基于有限时间热力学结霜工况热泵性能分析

研究了结霜工况下蒸发温度变化对空气源热泵性能的影响.依据有限时间热力学内可逆原理,简化了结霜工况下的空气源热泵循环过程,并分析了实际热工过程的最大能效输出.利用CYCLEPAD软件,对结霜工况下的空气源热泵结霜性能进行数值模拟,得到结霜工况下制热量,机组的制热性能系数,压缩机排气温度等性能参数随时间变化的规律.研究表明,当蒸发温度发生骤降时,热泵机组的其他性能参数也随之骤降.因此,蒸发温度的变化能够表征空气源热泵在结霜工况下的运行性能.     

户式空气源热泵地板供暖系统实测分析

空气源热泵与辐射地板相结合是长江流域出现的一种新的住宅供暖方式,部分负荷下的运行能效比(COP)值是决定该系统节能性能的关键.本文在重庆市区某住宅中建立了实验系统,在室外气温接近冬季平均温度、负荷率约为50%的条件下,进行了21个工作周期的测试,测得制热COP平均值为2.75,与额定COP接近;工作周期运行COP平均值为2.07,比制热COP平均值低25%.分析表明,采用水温参数进行热泵机组控制是造成工作周期运行COP较低的主要原因.通过对系统特性的分析,提出采用室温为主参数、结合热泵出水温度进行热泵机组控制的新方案.     

基于除霜的相变蓄热器对空气源热泵性能的影响

针对空气源热泵蓄能除霜系统,提出了串联供热、非连通供热和连通供热3种供热模式,并实验研究了3种供热模式下相变蓄热器对空气源热泵性能的影响分析实验数据发现非连通供热模式和串联供热模式相比系统主要参数（压缩机吸排气温度和压力）除排气温度升高5℃,其他基本无变化．连通供热模式的吸排气温度和串联供热模式相比分别升高了15℃和30℃,排气压力降低了0．2MPa．3种供热模式中串联供热模式的性能系数（EER）最高,连通供热模式和非连通供热模式性能系数因参与运行的制冷剂减少而有所降低,连通供热模式的系统性能系数具有较大的提高潜力。     

强制对流翅片管式换热器结霜性能的研究

建立了恒流条件下的强制对流翅片管式换热器的结霜模型，并用实验结果验证了模型的可靠性．将结霜模型和风机性能曲线联合起来考虑，在更加切合实际的情况下，模拟了换热器在结霜工况下的热力性能．研究发现，换热器结霜引起了翅片效率、空气流通率及翅片性能的显著降低，同时还伴随着空气侧压力降上升．讨论了改变风机类型、翅片间距以及翅片厚度在内的几种设计参数对结霜性能的影响．     

新型污水源热泵空调的实验研究

污水源热泵空调技术节能减排效果显著,是各类热泵技术中发展和应用前景最好的技术.文章提出了一种新型污水源热泵,通过利用蓄能器装置在夜间用电低谷时进行蓄能,在热泵机组正常运行的用电高峰期对污水进行预处理,有效的缓解用电高峰期负荷过高的情况.通过对有蓄能器与无蓄能器的污水源热泵进行实验对比分析,验证了新型污水源热泵的优越性.     

土壤热源与热泵联接运行冬季工况的试验研究

研究利用土壤热源的一种新方法，即利用我国长江流域丰富的地表水作为蓄能和传热介质，以井作为竖直埋管形式．提取土壤热量来作为热泵系统冬季供暖热源．测试结果包括不同埋管尺寸、不同水循环方式以及各种工况下运行参数对热泵性能和取热量的影响．