空氣源熱泵熱水器封閉水箱內(nèi)水的溫度場及流場研究.pdf

1、空氣源熱泵熱水器(air source heat pump water heater，簡稱ASHPWH)以其節(jié)能、環(huán)保、安全性高等特點(diǎn)，在建筑采暖，工業(yè)生產(chǎn)及家居生活等領(lǐng)域，正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。為了進(jìn)一步改善它的性能，方便用戶使用，許多學(xué)者從不同角度對(duì)ASHPWH進(jìn)行研究。封閉水箱內(nèi)水的溫度分布是影響ASHPWH性能(如使用效果、運(yùn)行能效等)的重要因素，相關(guān)研究，對(duì)促進(jìn)熱泵熱水器技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義。 本文首先對(duì)非用水條

2、件下，封閉水箱內(nèi)水的溫度及速度分布進(jìn)行模擬和實(shí)驗(yàn)測試，在此基礎(chǔ)上，對(duì)水箱內(nèi)的冷凝盤管及水箱進(jìn)行了優(yōu)化研究。主要研究工作包括： (1)建立了描述內(nèi)部沉浸冷凝盤管的封閉絕熱水箱內(nèi)水流動(dòng)與換熱的數(shù)學(xué)模型，為簡化模型，假設(shè)內(nèi)部設(shè)有螺旋式冷凝盤管的三維圓柱水箱為軸對(duì)稱圖形，采用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT，對(duì)非穩(wěn)定狀態(tài)下箱內(nèi)的溫度場和流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。 (2)以一臺(tái)家用ASHPWH為研究對(duì)象，用熱電偶對(duì)不同加熱時(shí)間下水箱中一些特

3、定點(diǎn)進(jìn)行了溫度測量。測量結(jié)果一方面為FLUNET計(jì)算提供邊界條件；另一方面用來與箱體內(nèi)一些特定點(diǎn)的溫度計(jì)算結(jié)果作對(duì)比，驗(yàn)證了所建計(jì)算模型的正確性，為水箱及冷凝盤管的優(yōu)化提供了依據(jù)。 (3)對(duì)水箱內(nèi)的冷凝盤管及水箱進(jìn)行了優(yōu)化研究。通過模擬計(jì)算，研究了冷凝盤管的螺旋半徑、管徑以及水箱徑高比等因素對(duì)箱內(nèi)溫度場及流場的影響。結(jié)果顯示，增大冷凝盤管的螺旋半徑，能提高熱水的平均溫度，有效的減少沿水箱高度方向的溫差。減小冷凝盤管管徑，能使箱內(nèi)