空气源热泵结霜工况性能分析与实验研究

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1、湖南大学硕士学位论文空气源热泵结霜工况性能分析与实验研究姓名：吕东彦申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：龚光彩20080421硕十学位论文摘要空气源热泵具有高效节能、使用方便和不污染环境的特点，在我国南方地区和北方部分地区得到了广泛的应用。但是在冬季不利环境条件下，热泵面临着蒸发器易结霜以及由此造成的供热能力下降问题。同北方冬季干燥的环境相比，以长沙为代表的夏热冬冷地区具有高湿度的特点，结霜问题在这一地区更为严重，迫切需要合理的除霜控制方法加以解决。本文对低温高湿环境下的结霜问题进行了理论分析和实验研究，并对除霜控制方法进行了探讨

2、。本文回顾了有限时间热力学理论的发展过程，介绍了有限时间热力学在热泵研究中的应用情况。本文借鉴有限时间热力学的内可逆循环思想，使用CYCLEPAD软件建立了热泵内可逆循环，并对如何实现变工况的热泵性能研究进行了探讨。本文分析了霜的形成机理，依据传热传质原理和分子扩散理论建立了一个较为简单的霜层模型，对蒸发器部分建立了稳态集中参数模型。通过迭代计算求出不同时刻的霜表面温度，并计算出湿空气的潜热换热量同显热换热量的比率(Ratiooflatentheattosensibleheat)，以此表示环境的高湿度特点。基于前面的分析和计算结果，使用CYCLEPAD仿真

3、软件建立热泵内可逆循环，模拟了结霜工况下热泵性能的变化情况。本文介绍了量纲理论，应用量纲分析法推导出包含五个无量纲准则的结霜量关联式以及由此关联式得出的演化公式，分析了无量纲准则中各变量对结霜的影响，应用实验数据确定了关联式的各项指数。本文对一台空气源热泵冷热水机组在冬季低温高湿环境下的结霜情况进行了实验测试，获得了蒸发器结霜量等参数数据，以此为基础对结霜关联式做了适当修正，并对除霜控制方法做了一些探讨。关键词：空气源热泵；有限时间热力学；CYCLEPAD软件；结霜关联式；除霜Ⅱ空气源热泵结霜T况性能分析和实验研究AbstractAirsourceheat

4、pump(ASHP)whichhashighefficiencyandenVironmentprotectioneffecthasbeenwidelyusedinthesOuth0fourcountryandals0insomenorthernparts．Inwinter，ASHPsystemalwaysencountersthematter0ffrOstfbrmationanddeclineofheatingloadunderunfaVoralbleconditions．Contrarytodryenvironmentofnorthernwinter，t

5、heHotSummerandColdWinterZonerepresentedbyChangshahascharacteristicofhighhumidity，andfacesworsesituationoffrostformation．Effectivedefrostingcontrolisbadlyneededtodealwiththeproblem．Inthispaper，frostofAHSPwastheoretica儿yandexperimentanystudiedunderconditionoflowtemperatureandhighhum

6、idity，anddefrostingcontrolmethodwasalsodiscussed．Inthispaper，deveIopmentoffinitetimethermodynamicswasreViewed，andresearchofheatpumpbasedonfinitetimethermodynamicswasintroduced．Basedonthetheoryofendo．reversiblecycle，anendo—reversiblecycleofASHPwasmodeledwithemployingofCYCLEPADsoftw

7、are，andimplementofheatpumpperf6rmanceunderyariablestatuswasals0discussed．Frostmechanismandfroststructurewereanalyzed．AccOrdingt0heatandmasstransfcrprincipleandmoleculediffusiontheory，asimplefrostmodelandasteady．statelumpedparametricmodelofeVaporatorwerebuilt．Temperatureoffrostsurf

8、acewasobtainedthrOughiteratiVecom