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

1、中國(guó)是世界最大的能源消費(fèi)國(guó)，充分利用余熱資源，對(duì)于緩解能源危機(jī)具有重要意義。VM循環(huán)熱泵作為熱能驅(qū)動(dòng)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(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的性能系數(shù)比理論計(jì)算值偏小，因此本文采用數(shù)學(xué)建模、Matlab軟件編程等方法，對(duì)余熱驅(qū)動(dòng) VM循環(huán)熱泵進(jìn)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(jì)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(shí)際熱泵性能系數(shù)為1.5，實(shí)際?效率為0.15。熱泵的理論性能系數(shù)約為實(shí)際值的兩倍，并且回?zé)釗p失、流阻損失占總損失的比例約為83％。
　　接著對(duì)VM熱泵常用的氫氣、氦氣和氮?dú)馊N氣體工質(zhì)進(jìn)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(duì)熱泵性能的影響，結(jié)果表明：熱源溫度較低時(shí)，熱泵的實(shí)際?效率更

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