VM循環(huán)熱泵系統(tǒng)性能仿真分析與優(yōu)化.pdf

1、中國是世界最大的能源消費國，充分利用余熱資源，對于緩解能源危機具有重要意義。VM循環(huán)熱泵作為熱能驅(qū)動的熱泵技術(shù)，在小容量應(yīng)用范圍內(nèi)具有很好的應(yīng)用前景。但在實際運行過程中的性能系數(shù)比理論計算值偏小，因此本文采用數(shù)學建模、Matlab軟件編程等方法，對余熱驅(qū)動 VM循環(huán)熱泵進行系統(tǒng)性能仿真分析與優(yōu)化。
　　首先建立VM循環(huán)熱泵的部件模型并確定其結(jié)構(gòu)參數(shù)，在給定熱泵工況下，計算得到理論熱泵性能系數(shù)為2.4，理論?效率為0.23。如考慮回

2、熱損失、流阻損失、穿梭損失、泵氣損失、換熱器換熱損失以及冷量損失等，實際熱泵性能系數(shù)為1.5，實際?效率為0.15。熱泵的理論性能系數(shù)約為實際值的兩倍，并且回熱損失、流阻損失占總損失的比例約為83％。
　　接著對VM熱泵常用的氫氣、氦氣和氮氣三種氣體工質(zhì)進行了分析比較，結(jié)果表明氦氣在性能和安全性上都是較為理想的選擇。以氦氣為工質(zhì)，在其他參數(shù)保持不變的情況下，研究特定參數(shù)對熱泵性能的影響，結(jié)果表明：熱源溫度較低時，熱泵的實際?效率更

3、大，熱源溫度在800~900K范圍內(nèi)時，實際熱泵系數(shù)達到最大；循環(huán)壓力為（6~6.5）×108Pa，實際熱泵系數(shù)和?效率達到最大；在容積比約為15時，實際熱泵系數(shù)和實際?效率達到最優(yōu)；當轉(zhuǎn)速在200~300rpm范圍時，熱泵的實際熱泵系數(shù)以及實際?效率均為最大值。
　　最后對VM熱泵進行優(yōu)化分析。若以實際?效率作為目標函數(shù)，低溫余熱更適合作為熱泵的驅(qū)動熱源；若以實際熱泵系數(shù)作為目標函數(shù)，則選用中溫余熱作為驅(qū)動熱源更合適。長度短、直