變?nèi)萘侩p級壓縮熱泵級間匹配耦合特性.pdf

1、博士學(xué)位論文變?nèi)萘侩p級壓縮熱泵級間匹配耦合特性InterstageMatchingandCouplingCharacteristicsinaTwoStageCompressionHeatPumpSystemwithVariableCapacity作者姓名：全趄?qū)W科、專業(yè)：堡墊二送燃?xì)涠m迅叢窒邇王猩學(xué)號：10806058完成日期：星Q!圣生魚旦大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘

2、要中間噴射特征的雙級壓縮技術(shù)，可有效地改善蒸氣壓縮裝置的低溫適應(yīng)性。然而，當(dāng)此技術(shù)與空氣源熱泵結(jié)合時(shí)，為滿足一系列低溫工況，系統(tǒng)中兩臺壓縮機(jī)容量配比及耦合關(guān)系將發(fā)生變化，在實(shí)際設(shè)備運(yùn)行時(shí)常出現(xiàn)控制不穩(wěn)定和壓縮機(jī)燒毀等現(xiàn)象。為此，本文為完備雙級壓縮熱泵技術(shù)，增強(qiáng)其實(shí)用性，針對變工況時(shí)雙級壓縮熱泵系統(tǒng)中壓縮機(jī)容量配比關(guān)系、壓縮機(jī)耦合特性以及中間噴射特征參數(shù)對系統(tǒng)性能影響進(jìn)行了研究。首先，基于理論循環(huán)分析，綜合制熱性能、可控性和安全穩(wěn)定性等因

3、素，確定了R410A為本研究系統(tǒng)的循環(huán)工質(zhì)；得出一級節(jié)流中間不完全冷卻循環(huán)是雙級壓縮熱泵系統(tǒng)最適宜推廣的循環(huán)方式。依據(jù)此理論循環(huán)分析結(jié)果，搭建了可調(diào)節(jié)噴射特征參數(shù)的變?nèi)萘侩p級壓縮熱泵實(shí)驗(yàn)臺。其特征在于系統(tǒng)采用了變頻壓縮機(jī)和電子膨脹閥設(shè)備，且可實(shí)現(xiàn)多變工況時(shí)系統(tǒng)宏觀性能參數(shù)的測量。其次，基于轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特征，提出了雙級壓縮系統(tǒng)運(yùn)行模式劃分方法。進(jìn)而，構(gòu)建了反映中間壓力形成過程的變?nèi)萘侩p級壓縮系統(tǒng)壓縮機(jī)動態(tài)耦合模型以及具有中間噴射特征的

4、雙級壓縮熱泵系統(tǒng)仿真模型，并利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對模型進(jìn)行了驗(yàn)證。第三，通過對系統(tǒng)變工況制熱性能的研究，定量分析了可調(diào)節(jié)參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。在蒸發(fā)溫度為30～0。C，冷凝溫度為35～50℃，低高壓級壓縮機(jī)理論輸氣量比g在113～508范圍時(shí)，系統(tǒng)制熱量隨著s的增加而顯著增大，其制熱COPhm變化量可達(dá)到O4左右。而噴射過程可促使系統(tǒng)制熱量提高8％～15％，系統(tǒng)制熱COPhm增加5％～12％。第四，基于仿真模型，并結(jié)合熱力學(xué)狀態(tài)圖，詮釋了具有耦

5、合特性的雙級壓縮中各個(gè)過程及其輸氣量比和噴射特征參數(shù)對系統(tǒng)的影響。揭示了雙級壓縮系統(tǒng)具有低高壓級壓縮機(jī)不同步性、排氣過程間歇性、壓縮過程不連續(xù)性以及系統(tǒng)級間參數(shù)具有脈動的特征。以中間換熱器為耦合條件的噴射量和噴射工質(zhì)比焓，對級間參數(shù)產(chǎn)生較大影響，其噴射工質(zhì)比焓是噴射過程影響工質(zhì)狀態(tài)變化的定性因素，而噴射量是噴射過程影響工質(zhì)狀態(tài)變化的定量因素；當(dāng)噴射量增大時(shí)，中間混合過程將由一種穩(wěn)定的“等壓混合”過程經(jīng)變質(zhì)量“等容混合”過程的過渡，最終穩(wěn)

6、定到新的壓力升高的“等壓混合”過程。最后，基于模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析了中間壓力與系統(tǒng)制熱性能參數(shù)的變化規(guī)律。指出中間壓力對制熱量影響具有敏感性而對制熱性能系數(shù)影響具有弱鈍化性的特征。以制熱量、制熱性能系數(shù)和炯效率最大化為原則對系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)選，得到本研究系統(tǒng)在冷凝溫度40℃，蒸發(fā)溫度30～O℃的變工況范圍運(yùn)行時(shí)，中間壓力比特征參數(shù)取值為11～13、低高壓級壓縮機(jī)理論輸氣量比取值為13～32、相對噴射量取值為01～o3、高壓級壓縮機(jī)吸