輻射板輔助熱泵系統(tǒng)理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、輻射板輔助熱泵系統(tǒng)理論與實(shí)驗(yàn)研究輻射板輔助熱泵系統(tǒng)理論與實(shí)驗(yàn)研究Theeticalexperimentalstudyoftheradiativepanelsassistedheatpump學(xué)科專業(yè)：化工過(guò)程機(jī)械研究生：閆矛指導(dǎo)教師：王一平教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一二年六月摘要太陽(yáng)能已成為世界上發(fā)展最快的新能源之一，而太陽(yáng)能與建筑的結(jié)合，更是促進(jìn)了可再生能源在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用和完善。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)目前尚處在研究階段的太陽(yáng)能輔

2、助熱泵技術(shù)——輻射板輔助熱泵系統(tǒng)進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究，系統(tǒng)綜合利用太陽(yáng)能、空氣源、太空低溫輻射等多種可再生能源，可為建筑提供冷暖，同時(shí)為建筑節(jié)能和新能源的利用提出一個(gè)新的方向。首先，本文建立了輻射板二維穩(wěn)態(tài)傳熱模型，模型綜合輻射、對(duì)流和熱傳導(dǎo)三種傳熱方式。模型采用有限元差分將非線性微分方程離散化，通過(guò)Newton迭代法對(duì)模型進(jìn)行求解；通過(guò)模型求解，對(duì)輻射板的夏季集冷、冬季集熱性能的影響因素進(jìn)行理論分析，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入分析。研究表明，

3、輻射板的集熱性能受輻照度、風(fēng)速、環(huán)境溫度以及管內(nèi)流體狀態(tài)的影響，其中輻射板的集熱量隨輻照度、環(huán)境溫度升高而增大。對(duì)于集冷性能，主要受環(huán)境溫度和風(fēng)速的影響，當(dāng)風(fēng)速過(guò)大可能導(dǎo)致輻射板的工作狀態(tài)發(fā)生變化。其次，本文對(duì)熱泵系統(tǒng)的各個(gè)部件建立穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行求解和驗(yàn)證，對(duì)各部件性能進(jìn)行理論分析。經(jīng)過(guò)分析得到冷凝器的長(zhǎng)度為1.67m時(shí)，系統(tǒng)的過(guò)冷度可以保持在3~5℃，使得系統(tǒng)性能較好；同時(shí)冷凝器的換熱量隨著進(jìn)口水溫的增大而降低。蒸發(fā)器模

4、擬結(jié)果表明，蒸發(fā)器的主要換熱量集中在兩相區(qū)的沸騰換熱，隨著蒸發(fā)器的進(jìn)口水溫的增高，其換熱量增加。最后，綜合利用上述模型，對(duì)輻射板輔助熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了深入分析，得到輻射板輔助熱泵系統(tǒng)白天集熱，其性能隨輻照度變化，夜間集冷對(duì)于環(huán)境的依賴程度較小，由于源端的波動(dòng)性，系統(tǒng)集熱制冷性能的主要影響因素為末端的能量負(fù)荷，所以根據(jù)末端用戶的需求設(shè)定合適的末端溫度，將提高系統(tǒng)整體效率，實(shí)現(xiàn)輻射板輔助熱泵系統(tǒng)的高效率。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：輻射板穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型集熱集