水源熱泵機組的變工況特性研究.doc

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1、水源熱泵機組的變工況特性研究簡介：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(yīng)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(xué)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?zé)嵛菜龋┑募瓤晒嵊挚芍评涞墓?jié)能、高效環(huán)保系統(tǒng)，愈來愈多地受到建

2、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(yīng)用。水源熱泵機組的特點應(yīng)用在于冷熱源介質(zhì)和工作溫度范圍變化較大，因此研究水源熱泵機組的變工況特性就更具有必要性。本文試圖對水源熱泵機組的變工況特性的進行研究，通過理論分析和科學(xué)計算，從理論上建立水源熱泵機組變工況模型，并對機組變工況特性進行分析，對今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。在這里，水源熱泵機組的變工況特性研究涉及主要部件：壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器。由于機組節(jié)流裝置的內(nèi)容積相對整個水源熱泵機組來說是很小的，因此，節(jié)流裝置對機組的影響很小，可忽略不計。2、

3、壓縮機的變工況特性研究水源熱泵機組壓縮機的變工況特性，首先需要建立其數(shù)學(xué)模型。水源熱泵機組壓縮機數(shù)學(xué)模型的形式不僅取決于研究對象的性質(zhì)，還取決于待解決問題的性質(zhì)。本文的研究目的在于選用合適的壓縮機，有利于水源熱泵機組的優(yōu)化設(shè)計，因此建立其數(shù)學(xué)模型時并不要求準(zhǔn)確反映機組壓縮機內(nèi)部的工作過程，而是側(cè)重于反映對于水源熱泵機組性能有影響的參數(shù)，目的在于選用合適的壓縮機，使之與該機組的其他部件匹配好。為抓住主要矛盾，我們首先對水源熱泵機組壓縮機的理論循環(huán)進行分析。102.1理論變工況特性水源熱泵機組壓縮機的理論循環(huán)示意圖如圖1所示。在進行水源熱泵機組壓縮機理論變工況特

4、性分析時，參照文獻（3），首先可做如下假設(shè)：(1)汽化潛熱隨溫度的變化規(guī)律：　　　　(1)　式中代表工質(zhì)的臨界溫度，，是隨工質(zhì)而定的常數(shù)。(2)工質(zhì)的液態(tài)定壓比熱為常數(shù)，且液體定壓加熱過程線與飽和液體線重合。(3)取工質(zhì)蒸發(fā)溫度對應(yīng)下的飽和液體的焓為工質(zhì)焓值的計算基準(zhǔn)點。(4)在求解水源熱泵機組的耗功量時，為了簡化問題分析可把工質(zhì)的原放熱過程2—4由過程線6—4代替。作如上假設(shè)后，對照圖1，經(jīng)過分析可導(dǎo)出水源熱泵機組的耗功量：　　　　(2)上式中為冷凝溫度，為蒸發(fā)溫度，為工質(zhì)的液態(tài)定壓比熱，為制冷劑流量。水源熱泵機組在制熱工況下，在冷凝器中的放熱量為：　　　

5、　(3)水源熱泵機組在制冷工況下，其制冷量為：　　　　(4)由于水源熱泵機組制冷、制熱兩種工況非同一循環(huán)，因此必須明確上述公式中：。若取，，則水源熱泵機組的理論性能系數(shù)：　　　　　(5)若考慮有過冷和干法壓縮，對照圖1近似取，則水源熱泵機組的理論制冷量、制熱量和耗功量分別為：　　　　(6)10　　　　(7)上式中，為過冷度，為過熱度。若制冷劑的性質(zhì)一定，既則可根據(jù)文獻（4）查出相關(guān)制冷劑的熱物性參數(shù)，由已知蒸發(fā)溫度、冷凝溫度求出水源熱泵機組的理論制冷量、制熱量、耗功量及性能系數(shù)。2.2壓縮機的實際變工況特性水源熱泵機組的實際循環(huán)與理論循環(huán)的差別主要是由兩大因

6、素組成，其一是系統(tǒng)中的制冷劑外界進行的熱交換，其二是流動阻力。以蒸發(fā)式壓縮制冷為例，實際制冷循環(huán)如圖2所示。圖中12341是一般蒸汽壓縮式理論循環(huán)，為實際循環(huán)。對熱泵機組的實際循環(huán)的研究，是在上述理論研究的基礎(chǔ)上，考慮實際因素的影響，引入適當(dāng)?shù)男拚禂?shù)來進行的。水源熱泵機組的實際制冷量可以在理論制冷量的基礎(chǔ)上引入制冷量修正系數(shù)來進行計算，即令：　　　　(9)　式中，：制冷量修正系數(shù)。同理，亦可將水源熱泵機組的實際制熱量和耗功量表示成以下形式：　　　　(10)　　　　(11)式中：，分別為制熱量和耗功量修正系數(shù)。影響水源熱泵機組制冷量修正系數(shù)（）、制熱量修正系

7、數(shù)（）和耗功量修正系數(shù)（）的實際因素主要包括壓縮機的運行工況、壓縮機的結(jié)構(gòu)特點以及制冷劑的性質(zhì)等，以往的研究中，當(dāng)壓縮機的結(jié)構(gòu)和制冷劑的性質(zhì)一定時，通常將其整理成蒸發(fā)壓力和冷凝壓力的函數(shù)關(guān)系，考慮到蒸發(fā)溫度、冷凝溫度和蒸發(fā)壓力、冷凝壓力存在著一定關(guān)系，研究中進一步將上述修正系數(shù)表示為蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的函數(shù)關(guān)系，使其更具有直觀性。通過對計算數(shù)據(jù)的觀察、分析和反復(fù)嘗試過程，發(fā)現(xiàn)以下形式的關(guān)系式既簡單，又有較好的回歸精度：10上式中，A，B，C，D，E，F(xiàn)：由實驗而確定的系數(shù)；：多變指數(shù)，取決于制冷劑的性質(zhì)。本研究中針對螺桿式壓縮機（采用R22制冷劑），根據(jù)廠家

8、提供的壓縮機試驗數(shù)據(jù)，進行了計算與分析。已知：制冷劑