压缩式热泵热水器实验研究及性能分析

从压缩式热泵热水器的实验研究出发，对热泵热水器的性能参数进行了分析，通过与几种常用热水器技术和经济性的比较，对热泵热水器的进一步优化设计和改进提出了建议。     

相变储热预热式热泵热水器系统性能研究

对集储热、预热与放热于一体的相变储热预热式热泵热水器系统的工作性能进行了研究,并对储、放热过程中相变材料、制冷介质的温度变化及压缩机的功耗情况进行了分析,该储热式热泵热水器系统采用分段加热,利用储能材料对水的预热作用,减小水与系统工作介质之间的换热温差,降低压缩机的功率消耗,使系统COP提高,若储热阶段结合谷电的应用,系统节能效果将更加显著,该试验研究为此类热泵热水器的理论模拟及性能优化奠定了基础.     

相变储热预热式热泵热水器节能特性分析

从理论角度对相变储热式热泵热水器的节能效益进行分析.相变储热式热泵热水器将相变储能技术与热泵技术相结合,减小压缩机的功率消耗,结果表明由于分段加热及逆向换热方式,与常规热泵热水器相比,降低了加热过程中的传热温差及系统的平均冷凝压力,提高了系统的能效比,且储热阶段储热时间对系统能效比也有一定影响,储热式热泵热水器的研究为该项技术的推广应用奠定了良好基础.     

关于超高效热泵热水器专用压缩机的研究

首先,文章分析了当前严峻的节能减排形势。国内外的节能减排政策相继出台,国内将热泵热水器纳入可再生能源的呼声越来越高,而国外已经将热泵纳入可再生能源。同时,热泵热水器国家能效标准即将出台,类似于空调能效等级一样,对热泵热水器划分能效等级。超高效热泵热水器专用压缩机就是在这种形势下诞生的,它综合了最新的技术研发模块,优化了电机性能曲线,采用了新焊接工艺,经过了长期严酷的可靠性考核,也必将受到热泵热水器厂家的追捧。     

空气源热泵热水器的优化策略及性能分析

空气源热泵热水器具有运行工况广、冷凝温度时变的特点,机组在运行至较高水温时系统效率会有明显下降。针对这一问题通过实验比较不同外部工况下系统性能的变化规律,分析热泵热水器的实际运行特性和制热性能劣化的原因,并依此提出以控制电子膨胀阀开度和压缩机启停时机的优化策略来提升系统性能。实验结果表明,系统性能分别提升了24.8%和14.3%。同时分析了两种策略的优势与差异性,以期使空气源热泵热水器在实际应用中的制热效率得到最大程度地优化。     

基于仿真与实验的直膨式太阳能热泵热水器变频策略

介绍了直膨式太阳能热泵热水器的工作原理,针对该系统建立了集中参数法的仿真数学模型,并对该模型进行了典型气候条件下的实验验证.分析表明,仿真结果与实验实测值吻合较好.进而利用该模型得出了系统性能随气象条件而变的数据库,据此制定出直膨式太阳能热泵热水器全年高效安全运行的变频策略.     

太阳能电池与热泵热水器联合运行系统性能分析

为了降低太阳能光伏电池的温度,同时提升热泵热水器的蒸发温度,利用循环水路冷却太阳能光伏电池,并将热量传递给热泵热水器的蒸发器,构成联合运行系统。针对杭州市的夏季和冬季气象条件,对该联合运行系统的性能进行了计算,分析了对应不同太阳能电池温度下的系统运行参数的变化情况,包括太阳能电池发电效率和所需换热量,热泵热水器的制热量以及热泵效率等。计算结果表明,该联合运行系统能够同时提高太阳能电池光伏转换效率和热泵效率。     

厨房余热回收热电热泵储水式热水器的研究

在热电热泵热力学分析的基础上,设计研制了一台用于回收公共厨房排气余热、容积为36L的热电热泵储水式热水器,该装置采用热管散热器对热电热泵冷、热端散热,在回收厨房余热的同时制取生活热水.针对该热电热泵储水式热水器,对其制热性能进行实验研究,结果表明:热电热泵冷、热端温差是影响热电热泵制热性能的重要因素:排气温度越高,热水温度越低,则冷、热端温差越小,制热系数越大.在此基础上,对热电热泵储水式热水器进行优化,并对样机的性能进行测试,结果表明:工作电压对热水加热时间影响较大,工作电压越大,加热时间越短;在电压20V时将热水从28℃加热到46℃,样机相比普通电热水器节省电耗30%以上.     

二氧化碳复叠式空气源热泵供暖系统优化设计

二氧化碳以其优良的热物性成为热泵系统中合成工质最有潜力的替代物之一,二氧化碳复叠式热泵供暖系统具有良好的低温适应性,可以较好解决普通单级热泵热水器在低温环境下无法稳定有效运行的问题。通过结合复叠式热泵系统在一居民小区的工程实践,对系统设计进行优化,提出今后的研究与发展方向,为进一步的研究提供参考依据,具有一定的借鉴意义。     

套管壁厚度对直热式空气源热泵热水器性能的影响

文章对不同套管内管壁厚度的直热式空气源热泵热水器的性能进行试验研究,分析了不同套管内管壁厚度对套管换热器的传热面积、水流速度、传热系数、水系统阻力和热泵热水器的制热量、能效比等的影响。对5台不同套管直热式空气源热泵热水器进行试验的结果表明,设计适当的套管内管壁厚度,不仅提高了热泵热水器的能效比,而且增大了制热量,降低耗电量。当套管内管壁厚度为0.7 mm时,热泵热水器的能效比最大。     

System optimization and experimental research on air source heat pump water heater

This paper deals with the system optimization of air source heat pump water heater (ASHPWH), including calculating and testing. The ASHPWH system consists of a heat pump, a water tank and connecting pipes. Air energy is absorbed at the evaporator and pumped to storage tank via a Rankine cycle. The coil pipe/condenser releases condensing heat of the refrigerant to the water side. An ASHPWH using a rotary compressor heated the water from initial temperature to the set temperature (55 °C). The capillary tube length, the filling quantity of refrigerant, the condenser coil tube length and system matching are discussed accordingly. From the testing results, it could be seen that the system performance COP could be improved obviously.     

基于火积理论的多级套管式相变蓄热系统优化

本文基于最小火积耗散热阻原理,在考虑相变材料导热热阻以及非稳态传热过程的基础上,对多级套管式相变蓄热系统的融化温度进行了数值优化,获得了最优融化温度分布。在此基础上,研究了相变材料导热系数和传热管长度对最优融化温度、火积耗散热阻和平均蓄热速率的影响。研究结果表明,与现有理论优化方法相比,本文提出的数值优化方法具有更好的适用性;优化后多级套管式相变蓄热系统可有效提高相变蓄热系统的平均蓄热速率,降低火积耗散热阻;随着相变材料导热系数增大和传热管长度增加,多级套管式相变蓄热系统最优融化温度的温差愈加明显,其强化传热性能呈上升趋势。     

基于GA-BP神经网络的土壤-空气换热器换热量预测分析

文章对位于太原市一个日光温室内的土壤-空气换热器进行夏季工况试验,获得了不同运行工况下换热管内空气的温度和湿度的分布数据。试验结果表明:土壤-空气换热器具有一定的除湿效果;当换热管长度为17.2 m,换热管内空气流速为2 m/s时,土壤-空气换热器潜热换热量占全热换热量的31.37%,且潜热换热量在全热换热量中的占比随着换热管长度的增加而逐渐降低。文章将得到的试验数据分为训练样本和测试样本,同时,分别基于BP神经网络和GA-BP神经网络建立了土壤-空气换热器换热量的预测模型,并对模拟结果进行对比。模拟结果表明:GA算法对BP神经网络具有较好的优化作用;与基于BP神经网络建立的土壤-空气换热器换热量预测模型相比,基于GA-BP神经网络建立的土壤-空气换热器换热量预测模型的预测精度较高,收敛所需的迭代次数也较少。     

一种基于新结构的线性腔式太阳能集热器研究

提出一种适用于槽式太阳能热发电系统的新型线性腔式集热器。通过Tracepro模拟聚光镜焦距、弧形结构及开口宽度对系统光学性能的影响;采用热网络模型对该集热器的传热性能进行参数化研究,确定优化的集热器结构为优弧型,开口宽度为70 mm,与其匹配的聚光镜焦距为2100 mm。研究结果表明,当太阳直射辐射强度为500 W/m2,集热温度为650 K时,系统光热转换效率达65.3%。与一类传统真空管集热器的对比表明,该新型线性腔式集热器的集热性能优于UVAC Cermet直通式真空管集热器。另外,该线性腔式集热器生产和维护成本明显低于真空管集热器,对于促进槽式太阳能热发电技术具有重要意义。     

Design and optimization of a non-TEMA type tubular recuperative heat exchanger used in a regenerative gas turbine cycle

A special non-TEMA type tubular recuperative heat exchanger used as a regenerator of a gas turbine cycle is considered for multi-criteria optimization. It is assumed that the recuperator is designed for an existing gas turbine cycle to be retrofitted. Three scenarios for optimization of the proposed system have been considered. In one scenario, the objective is minimizing the cost of recuperator; while in another scenario maximizing the cycle exergetic efficiency is considered. In third scenario, both objectives are optimized simultaneously in a multi-objective optimization approach. Geometric specification of the recuperator including tubes length, tubes outside/inside diameters, tube pitch in the tube bundle, inside shell diameter, outer and inner tube limits of the tube bundle and the total number of disc and doughnut baffles are considered as decision variables. Combination of these objectives and decision variables with suitable engineering and physical constraints (including NO_x and CO emission limitations) makes a set of MINLP optimization problem. Optimization programming in MATLAB is performed using one of the most powerful and robust multi-objective optimization algorithms namely NSGA-II. This approach which is based on the Genetic Algorithm is applied to find a set of Pareto optimal solutions. Pareto optimal frontier is obtained and a final optimal solution is selected in a decision-making process. It is shown that the multi-objective optimization scenario can be considered as a generalized optimization approach in which balances between economical viewpoints of both heat exchanger manufacturer and end user of recuperator.     

BFe30-1-1凝汽器管子与管板焊接方法试验研究

介绍了BFe30-1-1凝汽器管子与管板一种较实用焊接方法,自熔不填丝全位置脉冲自动钨极氩弧焊焊接方法,以及以白铜BFe30-1-1为管子与管板的凝汽器材料焊接特性.通过对BFe30-1-1管子与管板,在纯氩、氢一氩混合两种不同气体保护条件下的焊接工艺试验,以及在不同气体保护下的焊接工艺参数的选择与优化,结果表明,采用自熔不填丝全位置脉冲氩弧焊焊接方法,在氢-氩混合气体保护条件下,BFe30-1-1凝汽器管子与管板焊接,焊缝成型好,质量高;以合理工艺参数匹配焊接的试验件,经各项检验均已合格,完全达到设计要求.     

固体吸附式冷管循环工作过程的动态模拟与分析

针对余热驱动吸附式冷管单元(直径16mm,总长1020mm)制冷循环过程的变压吸/脱附特性,采用线性驱动力(LDF)模型,建立了动态的传热传质数学模型。对吸附式冷管的主要部件——吸附器和冷凝/蒸发器在加热解吸和冷却吸附不同阶段的工作过程,分别建立了耦合的动态方程。对所提出的模型进行分析和合理简化后,利用数值方法对模型进行了求解,获得了冷管单元吸附器、冷凝/蒸发器的循环工作参数的动态变化规律,计算结果与实验结果较好地吻合。为吸附式冷管单元及其组合式制冷系统进一步的优化设计和实用化的改进研究提供了重要参考。     

Multi-Objective Optimization of Turbulent Tube Flows Over Diamond-Shaped Turbulators

In this paper, experimentally derived correlations of heat transfer and pressure drop are used in a Pareto-based multi-objective optimization approach to find the best possible combinations of heat transfer and pressure drop in a tube fitted with diamond-shaped turbulators in tandem arrangements. The design variables are two geometrical parameters of diamond-shaped turbulators, namely, cone angle and tail length ratio, Reynolds number, and Prandtl number. The objectives are maximizing the nondimensional heat transfer coefficient and minimizing the nondimensional pressure drop in a round tube fitted with diamond-shaped turbulators. It is shown that some interesting and important relationships as useful optimal design principles involved in the thermal performance of round tube fitted with diamond-shaped turbulators can be discovered by the Paret- based multi-objective optimization approach.     

太阳能热水器传热传质和强化传热研究

在低温太阳能光热光伏联合应用试验台的基础上,结合GB/T 17049—2005,利用Gambit、Ansys Fluent和Tecplot软件,对全玻璃真空管太阳能热水器进行传热传质和强化传热分析。结果表明:所建立的二维数值计算模型,能准确反映同一条件下,全玻璃真空管太阳能热水器的变化趋势;在数值模拟基础上,确定了单面受热时的最佳安装角度为51°,加装反光板类似双面受热的最佳安装角度为38°;在粗略估算和细化分析的基础上,确定了不同真空管结构的最佳导流板长度及安装位置;通过实验和数值模拟,确定了58mm×1 800mm为优化的全玻璃真空管结构。     

BCHP系统中余热锅炉结构参数的热经济学优化

本文建立以BCHP系统的产品平均（yong）成本为目标函数，以余热锅炉排烟温度、蒸发器和省煤器中螺旋翅片管排数、每排管数、管束横向节距和纵向节距为决策变量的余热锅炉优化模型。应用所建立的优化计算模型，对BCHP系统不同工况分别进行优化计算，结果表明，无论在何种工况下，余热锅炉参数优化后其效率比优化前有所提高，冷量分摊的成本、系统的产品平均(yong)成本比未优化时均有所降低。