水源熱泵機組的變工況特性研究論文

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1、水源熱泵機組的變工況特性研究論文簡介：本文通過對水源熱泵機組的壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器的變工況特性分析和計算，得到水源熱泵機組變工況特性模型，對該模型進行誤差檢驗，其誤差均在允許范圍內(nèi)。應用水源熱泵機組變工況模型，可以清楚、方便地對水源熱泵機組進行變工況分析研究，對于以后水源熱泵機組及其空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計等其它方面的研究都具有一定的參考和實用價值。關(guān)鍵字：水源熱泵變工況數(shù)學模型1、概述目前，水源熱泵系統(tǒng)因是一種新型的、利用地球表面或淺層水源（如地下水、河流和湖泊）以及人工再生水源（工業(yè)廢水、中水、地熱尾水等）的既可供熱又可制冷的節(jié)能、高效環(huán)保系統(tǒng)

2、，愈來愈多地受到建設(shè)機構(gòu)、設(shè)計單位、房地產(chǎn)商、生產(chǎn)廠家以及公眾的關(guān)注和應用。水源熱泵機組的特點應用在于冷熱源介質(zhì)和工作溫度范圍變化較大.freel3/h，氣體比熱：0.699kj/kgk，液體比熱：1.319kj/kgk,過熱度和過冷度均為5℃。計算中首先根據(jù)壓縮機的性能曲線，查得該壓縮機的實際制冷量和耗功量并求出實際制熱量，然后根據(jù)式（6）（7）（8）計算出該壓縮機的理論制冷量、耗功量及理論制熱量，進而通過式（9）（10）（11）計算出熱泵機組的制冷量、制熱量和耗功量修正系數(shù)。計算結(jié)果如下：(12)(13)(14)另外，對于某種型號的螺桿式壓

3、縮機（其他類型的壓縮機也適用）來說，當使用的制冷劑一定時，其制冷量，耗功量，以及在冷凝器需要排出的熱量，即制熱量，由壓縮機性能曲線圖可以看出壓縮機的制冷量與蒸發(fā)溫度、冷凝溫度呈某種指數(shù)關(guān)系，暫設(shè)：，，，由于該壓縮機用于水源熱泵機組，并且機組實際具有制冷和制熱兩種工況，所以在非同一工況下，必須明確上述公式中：。首先求取水源熱泵機組在制冷工況下，制冷量與蒸發(fā)溫度、冷凝溫度的指數(shù)函數(shù)關(guān)系。(1)由式兩邊取對數(shù)，得到：。(2)根據(jù)壓縮機性能曲線選取五個點對應的制冷量，求與、的指數(shù)函數(shù)關(guān)系。3)由這五點對應的與、，分別構(gòu)成20個線性方程式，并聯(lián)立組成一個

4、線性方程組：(4)最后，求解這個線性方程組。把該方程組看作一過限定系統(tǒng)，利用MATLAB6.0進行編程計算得到。解得，，，即：。最后求得：(15)同理，求得耗功量與蒸發(fā)溫度、冷凝溫度的函數(shù)關(guān)系：(16)機組在制熱工況下，在求取制熱量與蒸發(fā)溫度、冷凝溫度的指數(shù)函數(shù)關(guān)系時，考慮到該工況下：，同理求得：(17)以上分析和計算得到的螺桿式壓縮機在水源熱泵工況下的運行特性數(shù)學模型能較準確地反應該壓縮機的運行特性；并且從理論分析基礎(chǔ)上給出的水源熱泵機組制冷量，制熱量和耗功量的計算公式更具有說服力，也更為準確。由于實際因素的影響，水源熱泵機組制熱工況的變化特

5、性要較其制冷工況特性復雜，不能簡單地按其制冷工況變化規(guī)律理解。3、冷凝器、蒸發(fā)器的變工況特性3.1冷凝器變工況特性考慮水源熱泵機組的運行特點：開停機不頻繁，機組大部分時間處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，這時，機組開停機時對冷凝器進行按過熱區(qū)、兩相區(qū)和過冷區(qū)分段處理就顯得無足輕重，可以不予考慮；并且，本研究是從整體上進行冷凝器的研究，不必考慮冷凝器的具體結(jié)構(gòu)，因此冷凝器內(nèi)制冷劑的汽、液相變化從整個機組運行的宏觀角度來看，也可以忽略，從而簡化冷凝器的建模。于是作者嘗試采用以下的方法建立冷凝器的數(shù)學模型。建立冷凝器基于穩(wěn)定運行狀態(tài)的幾個方面的假設(shè)：1)冷凝器的總換

6、熱系數(shù)為一常數(shù)，等于水源熱泵機組在標準工況下冷凝器的換熱系數(shù)。2)傳熱管外制冷劑的流動為一維均相流動，不考慮壓降。實際制冷劑的流動是復雜的分相流動，而且實際冷凝器內(nèi)管外側(cè)由于結(jié)構(gòu)布置上的原因，導致流速分布不均，會對換熱造成一定影響，這與具體裝置有關(guān)。3)管內(nèi)冷卻水的流動也看作是一維流動，且不考慮壓降。4)管壁熱阻忽略不計。與管內(nèi)、外側(cè)的換熱熱阻相比，管壁徑向熱阻很小，管壁的軸向熱阻對換熱影響也不大，均可忽略不計。由于忽略了冷凝器內(nèi)的流動壓降，就可不必考慮動量方程；穩(wěn)定流動也使得質(zhì)量方程自動滿足。因此，所要考慮的只有能量方程。根據(jù)以上分析，作者將

7、冷凝器的每個傳熱管劃分成若干微元，最后得到冷凝器的數(shù)學模型：(18)3.2蒸發(fā)器的變工況特性目前，對蒸發(fā)器數(shù)學模型主要有以下三種：動態(tài)集中參數(shù)模型、穩(wěn)態(tài)分布參數(shù)模型和穩(wěn)態(tài)集中參數(shù)模型。考慮水源熱泵機組的運行特點以及研究目的，與冷凝器的建模相似，作者通過分析、計算得到蒸發(fā)器基于穩(wěn)定狀態(tài)下的數(shù)學模型：(19)對于冷凝器和蒸發(fā)器來說，當冷卻水流量一定時，即當水源熱泵機組穩(wěn)態(tài)運行時，由于在一定熱負荷范圍內(nèi)傳熱系數(shù)、變化不大，均可看作常數(shù)，故換算系數(shù)和也基本不變，其值等于也分別等于某一常數(shù)。這樣，對于冷凝器和蒸發(fā)器來說，它們的熱交換能力分別是冷凝溫度和冷

8、卻劑進口溫度的函數(shù)、蒸發(fā)溫度和冷凍水進口溫度的函數(shù)。4、水源熱泵機組變工況特性由于水源熱泵機組主要部件壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器是在穩(wěn)定運行工況下進行的，