海水源熱泵用雙螺旋管海水換熱器傳熱特性的研究.pdf

1、結(jié)合我國沿海建筑能源緊張的現(xiàn)狀，高效、節(jié)能、環(huán)保的海水源熱泵系統(tǒng)作為沿海建筑的冷熱源具有重要的研究價值和應(yīng)用前景。因此，本文提出了一種用于海水源熱泵系統(tǒng)的新型雙螺旋管海水換熱器，并對該換熱器的換熱特性進行了實驗與模擬研究。并且基于北方沿海地區(qū)，冬季海水溫度接近冰點溫度的特點，本文不僅研究了該換熱器夏季工況與冬季非結(jié)冰工況的換熱特性，還著重研究了冬季結(jié)冰工況的換熱特性。
　　首先，分別建立了雙螺旋管海水換熱器在冬季結(jié)冰工況、非結(jié)冰工

2、況及夏季工況下的數(shù)學(xué)模型，并在天津國際郵輪母港搭建了雙螺旋管海水換熱器性能測試實驗系統(tǒng)。在上述三種工況下，分別對雙螺旋管海水換熱器沿管長的溫度分布進行了測試，并對冬季結(jié)冰工況下沿管長的冰層厚度分布進行了測量。將實驗結(jié)果依次帶入到相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型中，對該換熱器的管外對流換熱系數(shù)進行求解，獲得該換熱器在測試期間的管外對流換熱系數(shù)變化范圍：冬季非結(jié)冰工況下海水流速為0.07~0.38 m/s時，對應(yīng)的管外對流換熱系數(shù)為427.8~712.8 W

3、/(m2/K)；冬季結(jié)冰工況下海水流速為0.21~0.53 m/s時，對應(yīng)的管外對流換熱系數(shù)為582.8~853.9 W/(m2/K)；夏季工況下海水流速變化范圍在0.09~0.47 m/s時，管外對流換熱系數(shù)的變化范圍為451.7~762.4 W/(m2/K)。
　　其次，利用雙螺旋管海水換熱器夏季工況及冬季結(jié)冰與非結(jié)冰工況的數(shù)學(xué)模型，對其在海水中的傳熱特性進行了模擬預(yù)測，即通過數(shù)值模擬的方法，研究了換熱器管長、管徑、管內(nèi)流體流

4、速、入口溫度以及海水溫度等因素對該換熱器換熱特性的影響，并模擬了冬季結(jié)冰工況下該換熱器管外冰層的結(jié)冰規(guī)律以及結(jié)冰對換熱器換熱特性的影響。
　　最后，以天津港南疆港區(qū)內(nèi)某辦公樓應(yīng)用的海水源熱泵系統(tǒng)為例，給出了雙螺旋管海水換熱器詳細的選配方法并對其管內(nèi)流體流速的經(jīng)濟性進行了分析。利用Energyplus能耗模擬軟件對該辦公樓全年負荷進行模擬計算，以全壽命周期成本及費用年值為評價指標，對該辦公樓選用直接取水模式的海水源熱泵系統(tǒng)、滲濾取水