风机转速对CO_(2)空气源热泵热水器性能影响的试验研究

为了定量探究CO_(2)空气源热泵热水器系统性能随风机转速的变化规律,通过试验研究了不同工况下,改变风机转速对排气压力、过热度、CO_(2)质量流量、系统制热量、系统总功耗以及制热性能系数COP的影响;利用响应曲面法对试验进行了优化分析,同时利用试验数据拟合了COP回归模型,并进行可信度分析;通过回归模型预测了系统的最优运行工况并进行试验验证。结果表明:在压缩机频率和电子膨胀阀(EEV)开度一定的情况下,存在着最佳风机转速;在45~85 Hz范围内,随着压缩机频率的提高,COP先增大后减小,增幅最高可达8.97%,各频率下COP最大时对应的最佳风机转速不断减小;随着EEV开度在35%~55%范围内不断增大,COP先增大后减小,增幅可达到6.6%,各EEV开度下COP最大时对应的最佳风机转速不断增大;当压缩机频率为65 Hz、EEV开度为50%时,对应的最佳风机转速为1000 r/min,系统COP达到峰值(4.09)。本文所拟合的COP回归模型最大误差为4.5%;预测系统最优运行工况为:压缩机频率68 Hz、EEV开度52%、风机转速956 r/min,此时系统COP最大,可达到4.29,预测误差为3.7%。本研究可为CO_(2)空气源热泵热水器系统保持高效运行提供理论指导。

回热器对CO_(2)/R32热泵热水器性能的影响——基于窄点温差分析法

当今,生活热水所消耗的能源越来越多,热泵热水器由于具有显著的节能作用,被广泛应用于热水生产。自然工质CO_(2)较低的临界温度使其容易实现跨临界循环,将其应用于热泵热水器系统中更接近于Lorentz循环,可获得更优的热力学性能。但是,CO_(2)系统还存在着效率较低及运行压力较高的劣势,采用混合工质代替纯质CO_(2)是一种理想的解决方案。尝试用CO_(2)/R32混合制冷剂替代纯质CO_(2)应用于热泵热水器系统,建立相关热力学模型,基于窄点温差分析法,讨论不同组分配比条件下,有、无回热器的系统综合性能并进行详细对比。结果表明,CO_(2)/R32混合制冷剂的最优组分配比为0.84/0.16;回热器对系统热力学完善度提升的幅度很小,最大不超过1.8%,建议系统不采用回热器;CO_(2)/R32可将纯质CO_(2)系统和纯质R32系统的COP h分别提升6.2%和5.7%,还能将CO_(2)系统的运行高压降低13.6%。

超临界CO_(2)在螺旋槽管式换热器中的冷却换热

为了研究超临界CO_(2)(SCO_(2))在螺旋槽管式换热器中的冷却换热特性,采用数值模拟方法对比研究了不同热流密度下,SCO_(2)在不同通道内流动时冷却换热系数和湍流动能。为了更合理地评价各工况下冷却换热的综合性能,从压降和传热系数角度,提出一个综合评价因子EF。研究结果表明:在SCO_(2)进行冷却换热时,其换热系数主要受定压比热容和湍流动能的影响。当SCO_(2)在内管通道内流动时,换热系数低,但压降更小,故综合评价因子EF较大。同时,在所研究工况中,存在最佳热流密度值为-40000 W/m^(2),使EF达到最大值2.00126,此时SCO_(2)冷却换热综合性能最优。