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.     

不可逆汽机热泵性能优化研究

建立一个广义不可逆汽机热泵循环模型,并考虑到热阻、热漏和工质内部耗散不可逆性。假设热源和工质之间的传热服从线性(牛顿)传热规律,整体传热表面积被假定为常数。得到供热负荷,系统性能系数与蒸发器换热温差的基本优化关系,通过数值例子研究了循环参数的影响,结论适用于符合牛顿传热规律的所有汽轮机热泵系统,并为汽机热泵系统性能改进与优化提供一些理论指导。     

内可逆Carnot制冷机和热泵输出率密度分析与优化

以内可逆Carnot循环的输出率密度(对循环最大体积平均的循环输出率),即Carnot制冷机的制冷率密度和Carnot热泵的供热率密度作为热力性能指标,分别对内可逆Carnot制冷机和热泵进行分析与优化,导出了最佳换热器面积分配关系式,通过数值计算分析了热源温比对输出率密度与性能系数关系的影响。结果表明,考虑循环体积后,Carnot制冷机的制冷率密度与制冷系数特性关系呈抛物线型,这与传统分析中单调递减的制冷率与制冷系数特性关系完全不同;Carnot热泵的供热率密度与供热系数特性关系呈抛物线型,也与传统分析得到的单调递减的供热率与供热系数特性关系不同。     

直热式空气源变频热泵热水系统的特性分析

模拟分析了一种直热空气源变频热泵热水系统,包括水箱模块与热泵模块的理论耦合特性和热泵系统在变工况下的运行特性,并且比较了压缩机频率每变化1Hz和冷凝温度每变化1℃对系统的影响.模拟分析表明:压缩机功率随环境温度变化的趋势为抛物线状,在20℃左右达到最高;制热量与环境温度呈正线性相关;热泵模块出热水流量随环境温度变化呈指数增长;当压缩机有效容积和吸气系数等参数不变时,制冷剂质量流量与环境温度呈正线性变化;制热COP随环境温度呈指数增长,随出水温度的升高而降低;调节频率可以更有效改善系统制热量,而降低冷凝温度从而适当降低用水温度(如42℃),可以更有效地降低功耗、增加出水流量.     

直膨式太阳能热泵热水器不同工质的性能分析

为了研究直膨式太阳能热泵热水器,分别采用R22、R410A和R290作为工质的性能,建立了太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和膨胀阀的集中参数模型以及系统工质充注量模型,编制了直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.比较发现,理论模型计算值与文献实验结果吻合较好.在不同环境参数和运行参数的工况下,对采用3种热泵工质的系统性能系数、集热器的集热效率和系统制热功率进行对比分析.结果表明:R290系统的性能系数明显高于R22和R410A系统,R410A系统的集热效率和制热功率略高于R22和R290系统;环境参数对R290系统的影响程度大于R22和R410A系统;压缩机转速的变化对R410A系统影响显著,而水箱水温的变化对R290系统影响较明显;R290和R410A系统的最佳工质充注量分别约为R22系统的46%和95%.     

吸收式热泵区域供热最大供热范围与节能判据研究

在国家建筑节能设计标准中的耗电输热比EHR的基础上,结合一次能耗率引申得到一次能源消耗输热比PEHR的能耗比较标准,并根据对吸收式热泵区域供热系统PEHR指标的控制要求,得到了系统的最大作用范围,推导计算了吸收式热泵区域供热系统比传统的锅炉房区域供热系统节能时,热泵机组制热性能系数的下限值表达式。结果表明,当吸收式热泵制热性能系数一定时,PEHR控制值越大,吸收式热泵的作用范围越大;a值越大,系统的供热范围越小。吸收式热泵的制热系数的下限值不仅随锅炉热效率的提高而升高,而且随区域供热作用范围的增加而增大,因而小规模的吸收式热泵区域供热系统有利于系统节能的体现。     

双级压缩热泵型空调性能分析

阐述了制冷系统在较大压缩比时采用双级压缩的优越性,对单级压缩和采用两级节流中间不完全冷却循环方式的双级压缩热泵空调设备,进行了对比分析和热力计算,结果表明：相比单级压缩系统,双级压缩系统在额定制冷工况下,制冷系数有所提高,但提高幅度不大;在额定制热工况下,热泵制热性能系数有较大幅度的提高;在最小制热工况下,热泵制热性能系数提高幅度更加显著。     

热漏对内可逆卡诺热泵性能的影响

在内可逆卡诺热泵性能分析的基础上，本文研究热漏对热泵性能的影响，导出考虑热漏情况下，内可逆卡诺热泵最佳性能系数与泵热率间的优化关系，揭示了热漏系数ｋ对热泵性能的影响。     

空间周期性温度场中布朗热泵的热力学特性

研究了一种热驱动布朗热泵的热力学特性, 该布朗热泵由运动于周期性的锯齿势场中、受到外力作用并且沿空间坐标方向交替地与高、低温热源接触的布朗粒子构成. 考虑了由布朗粒子势能变化和动能变化引起的热流. 导出了布朗热泵的供热率、供热系数和输入功率的解析表达式. 通过数值计算分析了热泵的性能特性. 结果表明, 由于存在粒子动能变化引起的热流, 该热泵始终是不可逆的, 其供热系数达不到卡诺供热系数. 详细分析了外力、势垒高度、锯齿势场不对称度和高、低温热源温比等运行参数对热泵性能的影响. 得到了该布朗马达系统能作为一个热泵运行时外力和势垒高度的有效取值区间. 分析发现, 布朗热泵的性能强烈地依赖于以上特征参数, 适当地选取这些参数, 可以使热泵处于最佳工作模式.     

导热规律为q~∝(ΔT)~n的一类内可逆热泵的最优化

本文研究了导热规律为q~∝(ΔT)~n的一类内可逆热泵的最优化问题。证明了这类内可逆热泵的最优循环方式是内可逆卡诺循环,求出了这类热泵的最大泵热率与致热系数的关系以及最大致热系数与泵热率的关系。为实际热泵的设计提供了新的理论依据。     

不可逆热变换器的基本优化关系及其应用

提出不可逆热变换器循环模型，导出其泵热率与泵热系数间的优化关系，并将它应用于太阳能热泵系统，确定了系统的总性能系数及太阳能集热器的最佳工作温度．     

烟气余热复合供暖对生物质直燃发电系统性能的影响

针对生物质直燃发电系统排烟含水蒸汽量大、潜热回收潜力巨大的状况,首次提出了一种生物质直燃发电与吸收式热泵和水源热泵集成的热电联供系统,利用TRNSYS软件对复合供暖系统进行了建模,分析了系统的稳定性,并对系统进行了建模分析及系统效益分析.结果表明:复合供暖系统在采暖季可以稳定为用户输出热量,其中采暖季吸收式热泵运行的性能系数均值为1.61,水源热泵的性能系数平均值为4.32,复合供暖系统的效率为41.85%.加入复合供暖系统后,节能率提升了5.2%,综合能源利用率提升了7.8%,烟气余热回收利用率提升了15.5%,年节约标煤6 416.5 t,年减排CO₂量16 682.98 t、SO₂量128.33 t、NO_X量449.16 t.     

热电热泵在非设计工况条件下的性能分析

 采用直流电源模拟太阳能电池板输出不稳定电压驱动热电热泵工作,通过实验测试研究了在连续长时间工作、电压跳跃变化和极限电压工况下,热电热泵冷端温度T_c、热端温度T_h、冷热端温差T_d的变化对其制冷/制热的性能系数（COP）的影响。结果表明,在适宜的电压范围内,热电热泵的制冷速度快、工作性能稳定且能够长时间连续工作,而制热效果明显优于制冷效果,制热效率（E_h）平均高于制冷效率（E_c）约0.8;热电热泵的最佳工作电压区间为2~4 V,此时的冷端温度低、制冷量大、COP 值在理想范围(E_c=0.87~1.89,E_h=1.75~2.75);随着工作电压增高,热电热泵的冷热端温差增大,COP 值减小,当电压大于8V 后,冷热端温差大于45℃,COP 值降至最小,工作性能较差。     

内可逆闭式布雷顿联产装置(炯)输出率与(炯)效率

应用有限时间热力学方法,分析了恒温热源条件下内可逆闭式布雷顿联产装置的火用输出率,导出了无因次总输出率及效率公式.利用数值计算的方法,分析了输出率与热导分配比、循环压比参数之间的关系,研究表明:存在最佳的热导分配比和最优的压比参数,使得装置的输出率最大.进一步探讨了循环温比、用户温比、电热比对最大输出率和最佳热导分配比的影响,发现,高温侧最佳热导分配比始终保持在0.5左右.     

采用蒸汽冷却的各种燃气轮机循环性能分析

蒸汽冷却以其优异的传热性能有可能成为新一代的冷却技术,以提高燃气轮机的循环性能．以空气冷却为参照,对采用蒸汽冷却的各种燃机循环性能进行了计算分析．对透平膨胀过程中的传热和作功过程进行简化,建立了叶片冷却的计算模型;采用该模型对简单循环、ＳＴＩＧ和ＩＳＴＩＧ等循环方式中分别采用蒸汽和空气冷却时的性能进行了对比研究,并对在各种循环中蒸汽冷却的应用潜力进行了分析     

一种太阳能与空气源双热源热泵系统的性能研究

针对单一空气源热泵和单一太阳能热水器的不足,提出太阳能-空气源双热源热泵系统,分析了太阳辐射强度对系统运行的影响.通过太阳能辅助热泵与空气源热泵运行对比实验得出,在整个加热过程中,太阳能辅助热泵系统的系统运行性能和加热水速率均优于空气源热泵系统.太阳能辅助热泵系统的性能系数COP平均值约为单一空气源热泵系统的3倍.在冬季环境温度较低情况下,太阳能辅助热泵相对于空气源热泵具有明显优势.     

太阳能增效的复叠式空气源热泵系统能量分析与及分析

为了提高空气源热泵的效率和稳定性,提出一种太阳能增效的复叠式空气源热泵系统,建立系统的能量模型和模型,以R134a为制冷剂进行计算分析.结果表明:随着中间冷凝温度的升高,系统机械性能系数先增大后减小,当中间冷凝温度为38 ℃时,系统机械性能系数达到最优值;随着中间冷凝温度的升高,效率先增大后减小,当中间冷凝温度为22 ℃时,效率达到最优值;系统机械性能系数、制热量、损失随着蒸发温度的升高而增大;随着太阳辐射照度的增大,系统机械性能系数、效率及制热量均有明显提升;系统中损失最大的部件为集热发生器,提高集热效率、采用合理的运行参数是提高系统效率的关键.     

喷气增焓空气源耦合地源热泵系统的性能优化

针对山西省太原地区地源热泵应用导致土壤热平衡难以满足的问题,在传统空气源耦合地源热泵系统的基础上,设计一套新的喷气增焓空气源耦合地源热泵系统,并建立相关的数学模型.以太原地区某一建筑的应用为例,利用DeST软件模拟计算案例建筑全年冷、热负荷需求特征,利用TRNSYS软件仿真分析常规地源热泵、空气源热泵、喷气增焓空气源耦合地源热泵系统的性能,并对新的喷气增焓空气源耦合地源热泵系统性能进行优化.结果表明:案例建筑全年累计冷、热负荷比为1.57∶1.00,应用常规地源热泵后,土壤初始温度和最高温度逐年下降,10 a后平均温度降幅14.3%;与常规地源热泵系统比较,喷气增焓空气源耦合地源热泵系统初投资节省12.5%,节省25.8%的打井数,节省33.9%的运行费和15.9%的总费用,可解决埋管区土壤冷、热不平衡、埋管面积不足的问题,夏季性能系数(COP)提升26.2%,冬季制热性能系数(COP_h)提升12.3%.     

凝固换热器凝固换热特性模拟分析

采集凝固热热泵系统为寒冷地区地表水等热能资源的开发利用提供了新思路,其关键设备凝固换热器的换热性能直接关系到热泵系统的供热运行效率.在介绍凝固换热器及其冬季换热工况的基础上,通过定义凝固当量换热系数比等量纲一参数,采用准稳态近似与拟合等方法,对紊流状况地表水凝固换热特性进行了模拟分析,建立了刮冰周期内平均凝固当量换热系数比的统计数学模型.结果表明:入口水温与管壁温度越低、管径与Re越小、管长越大,瞬时凝固当量换热系数比越高,而凝固换热器的平均凝固当量换热系数比在1～4变化.     

基于㶲分析的水源热泵利用低品味余热的试验分析

水源热泵通过消耗小部分的高品位能源实现低品位热能转换为高品位热能,是一种主要回收低品位余热的节能技术。基于?分析的方法,利用水源热泵回收低品位余热试验系统研究水源侧的进水温度及用户侧的出水温度对水源热泵性能及其?效率的影响。试验结果表明:热泵性能系数随着水源侧进水温度的增加而提高,?效率不断增大,提供给系统的能量越多,节能效果越明显;而热泵性能系数随着用户侧出水温度的增加而降低,?效率增大趋势愈来愈不明显。