基于蓄熱型太陽能熱泵的LPG氣化系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著能源消耗日益增加和環(huán)境污染問題日益嚴峻，可再生能源和清潔能源的利用變得尤為重要。為了達到減少電能消耗的目的，本文提出了一種蓄熱型太陽能熱泵液化石油氣（LPG）氣化（Regenerative Direct Expansion Solar Assisted Heat Pump Vaporization, RDX-SAHPV）系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進行了動態(tài)仿真模擬和理論研究。
　　首先，本文在整理國內(nèi)外有關(guān)相變蓄熱研究文獻的基礎(chǔ)上，從相

2、變材料、蓄熱周期、裝置結(jié)構(gòu)以及蓄熱容量四方面出發(fā)，為RDX-SAHPV系統(tǒng)設(shè)計了一套相變蓄熱裝置。通過Fluent模擬軟件中的熔化/凝固模型對不同半徑的蓄熱球體進行模擬，得出半徑為60mm的蓄熱球體蓄/放熱時間比較合理、便于加工且蓄熱球殼不會占用蓄熱水箱過多的蓄熱體積。此外，通過計算相變蓄熱裝置不同蓄熱容量下的年投資成本和年運行成本，得出蓄熱裝置蓄熱容量為40MJ時回收期最低。
　　其次，文中提出并設(shè)計了RDX-SAHPV系統(tǒng)，介

3、紹了該系統(tǒng)的工作原理，分析了系統(tǒng)的運行條件及控制策略，并且詳細研究了系統(tǒng)的十四種運行模式，得出該系統(tǒng)可根據(jù)氣象條件和用氣負荷的變化，選擇最佳的運行模式。
　　最后，建立了RDX-SAHPV系統(tǒng)的動態(tài)仿真模型，包括DX-SAHP模型、蓄熱水箱和相變蓄熱水箱模型、氣化器模型、輔助熱源模型和裝置內(nèi)PCM的計算模型。其中，DX-SAHP系統(tǒng)模型采用集總參數(shù)法，相變蓄熱模型采用有限體積法。在建立了RDX-SAHPV系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，以北

4、京某1000戶居民的住宅小區(qū)為供氣對象，采用Matlab軟件對RDX-SAHPV系統(tǒng)進行動態(tài)仿真模擬，得出系統(tǒng)全年的運行情況，并對系統(tǒng)全年的運行特性進行深入的理論研究。通過對模擬結(jié)果進行分析，得出RDX-SAHPV系統(tǒng)全年具有較高的供熱性能，冬季最低的COP能達到2.76，夏季最高的COP能達到3.42，年平均COP為3.12。此外，RDX-SAHPV系統(tǒng)中相變蓄熱水箱的設(shè)置使DX-SAHP的工作時間延長了11.6%，DX-SAHP的耗