热电热泵低温热水装置的实验研究

对一台空气源热电热泵低温热水装置在不同工作条件下的性能进行了实验研究.研究结果表明:随着工作电压升高,制热系数减小,但热水加热时间会缩短;在环境温度较低时,随着热水温度的升高,冷端吸热量有可能减少,而在环境温度较高时,冷端吸热量随着热水温度的升高而一直增大;环境温度越高,冷端温度也就越高,冷热端温差就越小,制热系数就越大;在电压为117 V、热水温度为35℃、环境温度为30℃时的制热系数为1.68,而环境温度为5℃时的制热系数仅为1.22.此项研究可为热电热泵热水装置的设计和应用提供参考.     

热电热泵与热虹吸管组合的新型热水器的研究

研究了一种热电热泵与热虹吸传热组合的新型快热式热水器.首先,以丙酮为工质,以挠性不锈钢波纹管为蒸汽管和冷凝液管,对一种新型的平板分体式热虹吸装置进行了实验研究,得到了最佳充液率、表面温差分布等性能参数.在此基础上,将热虹吸装置、热电制冷模块、内翅片平板型散热器等进行系统组合为一种新型快热式热水器,对系统各部件的匹配进行了优化,并对各环节进行了传热强化.参照相关技术标准,建立了样机性能测试系统,样机比普通电热水器节省电耗38%以上.该组合型样机具备双循环型热电热泵热水器节能、环保、安全等优势,但比后者系统更为简化,并消除了制约系统整体寿命的瓶颈,更具备技术优越性和应用便利性.     

一种新型热电热泵暖风机的性能研究

提出了一种利用热电热泵制热且可回收余热的浴室用热电热泵暖风机,在热力学基础上,建立了热电热泵暖风机的数学模型,并对暖风机在不同室内温度下的制热性能进行了模拟,分析了工作电压和冷热端热管散热器热阻对暖风机制热性能的影响.模拟结果表明:该暖风机的最佳工作电压为5V;冷热端散热器热阻越小,暖风机制热性能越好;通过回收浴室排风余热,有效减小了热电芯片的冷热端温差,提高了暖风机制热性能;暖风机制热系数最高可达2.9,相比电热转换效率为0.9的传统浴室用电热取暖器,节能效果明显.     

一种新型热电热泵热水器的研究

对热电热泵进行了热力分析，并通过改变热媒流量、热媒温差、电流输入等运行参数，对热电热泵进行了实验研究．结果表明：在近室温条件下，热电热泵作局部供热应用时，其供热系数达到1.6以上，比较直接电加热的形式，热电热泵装置不失为一种节能途径．在此基础上，研制了热电热泵快热式热水器，对热水器各部件的匹配进行优化，并对各环节进行了传热强化．该热水器独特的热媒流程一方面回收了排水废热，同时提高了热电热泵性能．对样机进行性能测试表明，样机比普通电热水器节省电耗40％以上．     

充注量对小型热泵热水器性能影响的实验及分析

为了研究制冷剂充注量对小型空气源热泵热水器性能的影响,进行了不同充注量实验.根据实验数据分析了充注量的变化对加热时间、系统运行最大功率以及对蒸发压力、冷凝压力和系统性能系数(COP)等的影响.同时结合热力膨胀阀与蒸发器特性,分析充注量对系统稳定性的影响,提出了一个判断系统最佳充注量依据.比较了充注量变化对系统性能参数影响的敏感程度.研究结果可为小型热泵热水器的优化运行提供指导.     

CO2热泵热水器实验研究

为提高热泵热水器的效率,扩大CO2跨临界循环的应用领域,建立了CO2热泵热水器实验系统．实验结果表明：该系统在不同季节工况下均可正常运行,且均能制取出较高温度的热水,但在夏季工况运行时的性能系数和水流量均最高;从健康角度考虑,当该系统运行于夏季工况,且出水温度达到65℃时,性能系数在3．45以上;若系统冷量同时被利用（即空调热水两用机）,其综合性能系数可达5．9．可见,CO2热泵热水器在制取热水方面具有独特的优势,从能量利用角度分析,CO2空调热水器两用机在夏季运行时有很好的经济性．     

高精度热泵热水器制热量测试方法的实验研究

通过对国家标准GB/T23137—2008与GB/T 21362—2008中循环加热式及静态加热式热泵热水器制热量的测试方法的分析,发现制热量的测量存在误差,影响机组性能的判定.现提出另一种测试方法——排水法.待热泵热水器将水箱内的水加热至设定温度55℃后,从排水口将热水排出,同时进水口进入15℃的水,至排水温度与进水温度相差小于等于0.5℃,实验结束.绘制排水曲线图,计算出热泵热水器的制热量.结果表明,排水法较国标法测得的循环加热式的制热量平均增加了10.2%,性能系数COP增加了10.2%;静态加热式的制热量增加了12%,COP增加了12%.研究表明,排水法在热泵热水器性能测试中具有较高的精度.     

中高温热泵热水器新工质TJR01循环性能分析

为了研究新工质TJR01的性能,对TJR01和R22两种工质的基本物性进行了分析,并把充灌TJR01的热泵热水器机组放在房间热平衡室内进行实验.通过改变室外环境温度、进水温度和出水温度来研究TJR01在空气源热泵热水器上的循环性能和排气压力.结果表明,TJR01可灌注式替代R22;当环境温度为(21.8±0.3)℃、进水温度为(14.2±0.4)℃,排气压力在R22压缩机的正常工作压力范围内时,灌注TJR01的热泵热水器可产生60℃的热水,且其循环性能大于3.2.     

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。     

CO2热泵热水器充注量确定及系统实验研究

设计搭建蒸发器和气冷器均采用套管式换热器的跨临界CO2热泵热水器性能测试实验台,采用额定工况法理论计算系统充注量,实验研究充注量对系统性能的影响并确定系统最佳充注量.在最佳充注量下,实验研究节流阀开度和气冷器水流量的变化对系统性能的影响.结果表明,充注量的变化对排气压力、性能系数COP影响最大,对蒸发压力影响很小;节流阀开度过小会提高系统高压压力,增加系统能耗,而对产热水温度提升不大;只有气冷器水流量适中时,系统才能在较高的COP时提供温度满足使用要求的热水.     

串联式汽车尾气热电发电系统台架试验

利用低温型Bi2Te3基热电器件构建一种4层串联结构的汽车尾气热电发电系统,通过台架试验测试了系统的输出性能并分析其影响因素.结果表明：当热电器件的最高热端温度达到其最大耐热温度时,系统的可回收最大功率约为60 W;采用一体化间接冷却方式难以降低系统的冷端温度,从而导致温差不明显;在相同条件下,中间2层串联热电器件的总体输出性能较好,适当减小集热器的尺寸,可以提高其热容量和表面温度,从而提高系统的输出性能.     

内燃机排气余热回收温差电单偶的模拟分析

选取Bi2Te3和CoSb3两种温差电材料对温差电单偶建立了数学模型,导出温差电单偶的功率和效率计算公式,分析冷热端陶瓷片表面温度、温差电单偶长度以及表面对流传热系数对温差电单偶性能的影响,并对比两种材料在相同条件下的性能.分析结果表明:提高热面温度、降低冷面温度、缩短温差电单偶的长度和提高热表面对流传热系数均可以提高温差电单偶的最大输出功率,但最大转换效率却不能随之持续增大,缩短温差电单偶的长度甚至会使最大转换效率降低.两种材料的温差电单偶相比较,Bi2Te3材料制成的温差电单偶更适用于对600,K以下的低温热量进行回收,而CoSb3材料制成的温差电单偶则更适用于对内燃机排气等700,K以上的中高温热量进行回收.     

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%.     

制冷剂充注量对太阳能热泵热水器性能的影响

在建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动数学模型、压缩机和热力膨胀阀的集总参数数学模型和系统充注量模型的基础上,编制了直接膨胀式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.将模拟计算值和实验值进行了对比.基于此模型计算了不同充注量下系统的运行参数和性能参数,分析了充注量变化对加热时间、集热器出口过热度、蒸发压力、冷凝压力、压缩机功率、集热器集热效率及系统性能系数等的影响,指出了确定系统最佳充注量需考虑的主要因素.     

江水源热泵水质标准实验及传热特性分析

分析了长江重庆段的水温和水质情况,通过实验方法测试了水源热泵机组在不同含沙量、浊度及藻类物质条件下的性能变化情况,提出了适应长江上游地区地表水源条件下的高效节能水源热泵机组的水质标准.实验结果表明:在不同水质条件下,热泵机组的性能系数最大下降了3.73%,换热器水侧污垢热阻的增幅最大为25.6%,当水质条件为含沙量≤100g/m3,浊度为≤50NTU时,热泵性能较好,可作为江水源热泵合适的冷却水水质标准.     

带回热器的高效跨临界CO_2水-水热泵的实验研究

为提高跨临界CO2水-水热泵系统的效率,在原有管壳式换热器的基础上,设计了新型套管式换热器,建立了新的水-水热泵系统.对带有回热器(IHX)和不带回热器的两种循环进行了实验研究.结果表明:在3种气体冷却器进水温度下,当获得中高温热水(45-70℃)时,随着气体冷却器进水温度的升高,制热系数(COPh)降低;带回热器循环的制热系数略高于不带回热器的循环,高5%-10%.     

基于热管和两级温差发电的船舶余热利用研究

为了对船舶余热进行利用以达到节能的目的,该文结合船舶烟气余热的特点,设计了一种加装在船舶柴油机排烟管上采用热管强化传热的两级温差发电装置。通过建立温差发电有限时间热力学模型,设计了实验系统并搭建实验平台。实验后分析实验数据并验证两级温差发电装置利用余热的可行性。结果表明,在两级温差发电实验装置热端温度为473 K时,其输出功率最大可达到250 W,热效率为5.37%,在相同工况条件下,相比于单级温差发电实验装置4.04%的热效率提高了32%,证明了利用该装置对船舶余热进行回收利用是可行的。     

燃气机热泵热水器季节运行模式及其性能实验

针对燃气机热泵热水器在全年制取生活热水的同时可满足对建筑冬季供暖夏季供冷的需求,对系统不同季节运行模式下的性能进行了实验研究,并利用季节一次能源利用率(SPER)的评价方法对系统性能进行评价.结果表明:夏季供冷兼制生活热水模式下,系统SPER为2.16,比单纯制取生活热水模式季节性能提高了46.9%;春/秋自然通风兼制生活热水模式下,转速为1,000,r/min时系统SPER最高为1.99;冬季供暖兼制生活热水模式下,系统SPER为1.82,比单纯制取生活热水模式季节性能提高了15.9%.     

汽车尾气余热热电转换装置设计与初期试验

为有效利用汽车尾气中的废热以提高其燃油经济性,构建了汽车尾气余热热电转换台架试验装置,通过初期试验分析了在汽车发动机不同转速下分流器对出口尾气温度的影响因素,并测试了不同气体流场结构下的集热器表面温度分布情况和热电转换模块的输出性能.结果表明,分流器在尾气热传输方面构成了很大的热阻,延长尾气在集热器内部的流动时间和路径可以有效提高其表面温度和热电转换装置的输出能力,采用蛇形流道结构的集热器表面温度分布比空腔结构更加均匀.结合初期试验结果和实际经验提出了系统设计与集成的改进措施,对今后的进一步研究工作有一定指导意义.     

空气源热泵热水机组计算机监控系统设计

根据空气源热泵热水机组运行的工艺特点.提出了一个二级监控系统方案,利用可编程控制器(PLC)和MCGS组态软件完成了对监控系统的设计.下位机选择三菱FX2N系列PLC,通过梯形图程序设计,实现现场数据的检测上传以及在上位机脱机或故障时实施手动控制等功能.上位机利用MCGS组态软件进行监控程序开发,实现了数据的采集与管理、运行状态显示、故障诊断和报警以及工况的自动切换等功能.监控系统简洁友好实用,操作使用方便.