廢熱梯級(jí)回收熱泵熱水系統(tǒng)的性能研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求量越來越大，環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重，為此國(guó)內(nèi)外對(duì)節(jié)能減排非常重視。熱泵作為一種高效節(jié)能技術(shù)，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升有著很大的幫助。工廠、學(xué)校、酒店、賓館等領(lǐng)域往往需要大量的生產(chǎn)、生活熱水，并且使用后一般都還具有較高溫度。將廢熱水作為熱泵系統(tǒng)的熱源，不僅有利于熱泵系統(tǒng)效率的提高，也使得廢熱得到利用。因此，本文開展了廢熱回收熱泵熱水系統(tǒng)相關(guān)理論的分析研究。
　　首先，提出了一種廢熱梯級(jí)回收熱泵熱水系統(tǒng)，該

2、系統(tǒng)由預(yù)熱換熱器和廢熱水水源熱泵兩部分組成，廢熱水先通過預(yù)熱器對(duì)蓄熱冷水進(jìn)行預(yù)熱，然后再進(jìn)入蒸發(fā)器作為水源熱泵的熱源，經(jīng)過梯級(jí)熱量利用，廢熱回收充分。針對(duì)該系統(tǒng)建立了熱力學(xué)分析模型，對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了評(píng)估和優(yōu)化。分析了系統(tǒng)整體性能系數(shù)、水源熱泵性能系數(shù)、加熱功率隨廢熱水預(yù)熱器出口溫度變化的關(guān)系。對(duì)比分析了該系統(tǒng)與無預(yù)熱廢熱水熱泵系統(tǒng)的各項(xiàng)性能。結(jié)果表明，預(yù)熱可以有效提高系統(tǒng)的整體性能。
　　熱泵系統(tǒng)目前使用的工質(zhì)主要有HFCs（氫氟

3、烴類）、HCs（烴類）和無機(jī)物類（如CO2、NH3）。其中最重要的是HFCs類工質(zhì)，如HFC-134a、HFC-143a、HFC-125等。但是由于它們的GWP（全球變暖指數(shù)）值普遍較高，因此在實(shí)際應(yīng)用中受到了一定的限制。為了尋找環(huán)保兼具優(yōu)異的熱工性能和低GWP值的工質(zhì)，現(xiàn)今很多研究工作著重于新型的混合工質(zhì)。氣液相平衡(VLE)數(shù)據(jù)是系統(tǒng)循環(huán)熱力學(xué)分析的主要基本參數(shù)，因此本文對(duì)含有新型制冷工質(zhì)HFO-1234yf的三元混合工質(zhì)HFC-1

4、34a/HFO-1234yf/HC-600a的氣液相平衡性質(zhì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，溫度區(qū)間在283.15K～323.15K，溫度測(cè)量不確定度為5mK，壓力測(cè)量不確定度為0.5kPa，組分摩爾分?jǐn)?shù)測(cè)量不確定度為0.003。使用PR狀態(tài)方程和vdW混合規(guī)則進(jìn)行了關(guān)聯(lián)計(jì)算，結(jié)果表明該三元工質(zhì)為非共沸工質(zhì)。
　　最后，本文將三元混合工質(zhì)HFC-134a/HFO-1234yf/HC-600a(0.248∶0.363∶0.389，GWP=349)用