几种热泵式海水淡化装置的性能比较研究

对利用蒸发器和冷凝器作为海水淡化系统的冷、热源的热泵式海水淡化装置,通过数学建模、实验研究、理论计算和数值模拟等方法,比较了蒸发式冷凝器、水冷式冷凝器及空冷式冷凝器作为热泵冷凝器时的性能参数和电耗率,得出采用蒸发式冷凝器的水处理设备不仅热泵系统性能系数(5.535)明显提高,而且海水淡化系统的电耗率(0.191W/kg)明显降低。     

新型光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统

光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统将太阳能环形热管循环模式和太阳能热泵循环模式有机结合,两者采用相同的工质,共用一个PVT蒸发器和冷凝器。当太阳辐照强度较强,工质在PVT蒸发器中的温度高于冷凝器中的温度时,可以利用环形热管模式制热;当太阳辐照强度较弱或工质在PVT蒸发器中与冷凝器中的温差无法满足环形热管模式运行时,可以利用热泵模式制热。两种模式既能够独立运行,又可以互相切换,确保热能的稳定供应,同时能够明显降低系统耗电量。搭建了光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统实验平台,对复合系统在环形热管模式和热泵模式独立运行时的瞬时性能和全天性能进行了实验研究。     

新型光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统

光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统将太阳能环形热管循环模式和太阳能热泵循环模式有机结合,两者采用相同的工质,共用一个PVT蒸发器和冷凝器。当太阳辐照强度较强,工质在PVT蒸发器中的温度高于冷凝器中的温度时,可以利用环形热管模式制热;当太阳辐照强度较弱或工质在PVT蒸发器中与冷凝器中的温差无法满足环形热管模式运行时,可以利用热泵模式制热。两种模式既能够独立运行,又可以互相切换,确保热能的稳定供应,同时能够明显降低系统耗电量。搭建了光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统实验平台,对复合系统在环形热管模式和热泵模式独立运行时的瞬时性能和全天性能进行了实验研究。     

燃气机热泵供热性能规律的理论和实验研究

燃气机热泵(gas engine-driven heat pump)是一种节能环保的供热系统。为了研究燃气机热泵的能源利用效率,利用构建的燃气机热泵实验台,通过理论分析和实验测试研究了燃气机转速、冷凝器进水流量、冷凝器进水温度对系统性能[供热总量、制热性能系数(COP)以及一次能源利用率(PER)]的影响规律。结果表明:燃气机热泵系统供热量随着冷凝器进水流量、燃气机转速的增加而增加,随着冷凝器进水温度的提高而减少。COP和PER随着燃气机转速和进水温度的升高而减少,进水流量对系统性能系数的影响较小。回收的余热占燃气机热泵系统总供热量的40%左右,在考虑余热回收的情况下,燃气机热泵的一次能源利用率在1.15~1.47之间。     

以LFG为燃料的空气源沼气机热泵供热性能

为了利用垃圾填埋气（LFG）这种可再生能源,减少化石燃料的消耗,提出一种以LFG为燃料的空气源沼气机热泵供热系统,并研究其供热性能。确定了LFG收集系统以及适合沼气机热泵系统的LFG净化方法。所构建的实验平台可经阀门切换,分别研究沼气机排烟余热单独回收利用或缸套冷却水和排烟余热同时回收利用两种模式。进行了系统供热性能的实验测试,并对影响系统供热性能的沼气机转速、冷凝器水流量、冷凝器进水温度等因素进行了分析。实验结果表明：该热泵系统的总供热量随沼气机转速和冷凝器水流量增大而增大,随冷凝器进水温度升高而减小。系统制热系数（COP）和一次能源利用率（PER）均随冷凝器进水温度升高而减小,但其与冷凝器水流量的关系并非单调变化关系。当冷凝器水流量为1.45~1.65 kg·s^-1时,系统供热性能最好;当冷凝器进水温度为35~45℃时,系统的COP最高可达到4.3,PER最高可达到1.48。     

以LFG为燃料的空气源沼气机热泵供热性能

为了利用垃圾填埋气(LFG)这种可再生能源,减少化石燃料的消耗,提出一种以LFG为燃料的空气源沼气机热泵供热系统,并研究其供热性能。确定了LFG收集系统以及适合沼气机热泵系统的LFG净化方法。所构建的实验平台可经阀门切换,分别研究沼气机排烟余热单独回收利用或缸套冷却水和排烟余热同时回收利用两种模式。进行了系统供热性能的实验测试,并对影响系统供热性能的沼气机转速、冷凝器水流量、冷凝器进水温度等因素进行了分析。实验结果表明:该热泵系统的总供热量随沼气机转速和冷凝器水流量增大而增大,随冷凝器进水温度升高而减小。系统制热系数(COP)和一次能源利用率(PER)均随冷凝器进水温度升高而减小,但其与冷凝器水流量的关系并非单调变化关系。当冷凝器水流量为1.45~1.65kg·s-1时,系统供热性能最好;当冷凝器进水温度为35~45℃时,系统的COP最高可达到4.3,PER最高可达到1.48。     

R22和R134a应用于家用热泵热水器实验性能研究

本实验分别用R22和R134a作为家用热泵热水器的制冷工质,对比分析讨论和实验研究了其加热效果和性能系数,结果表明:R134a系统将90L来流水加热到50℃需要多于实验R22热泵热水器系统40min;相同的加热时间,R134a系统水箱内底层温度和表层温度都低于R22系统,两种系统相同位置的温差随着水箱内温度的提升而增大;R22系统COP高于R134a系统23.1%,这为家用热泵热水器系统制冷工质的选择提供参考。     

热水器用相变储热材料的研究进展

相变材料(phase change material,PCM)具有较高的潜热值,储热密度大,且能近似等温的储、放热,可提高系统的稳定性和效率。本文针对热水器的应用背景,阐述了相变储热材料的遴选原则,分析了热水器用有机类、无机类相变储热材料的特点及性能,介绍了有机类相变储热材料强化换热的方法及无机类相变储热材料克服过冷及相分离的方法。在此基础上,重点分析了相变储热材料在太阳能热水器和热泵热水器中的应用情况,最后指出了相变材料在热水器中的合理布置中存在的问题,提出未来在相变储热材料的性能优化、相变材料与热水器的结合形式优化、太阳能热水器与热泵热水器的有效组合方面需要进一步探索。     

辅助冷凝器冷却水量对闭式热泵干燥系统性能的影响

针对目前工业生产中金属件清洗干燥工艺中常用干燥方式存在能耗高且环境不友好的现状,提出并建立了一种采用直接串联式辅助冷凝器的闭式热泵干燥系统。基于所搭建的性能测试台,实验研究了流经辅助冷凝器的冷却水量这一关键参数对系统运行工况参数、制热/制冷量、系统功耗、性能系数（COP）以及单位时间除湿量（MER）和单位能耗除湿量（SMER）等性能参数的影响。结果表明：冷却水量为30.6kg/h时,冷凝器出风温度达72.8℃;随着冷却水量的增大,系统制热/制冷量、功耗、冷凝器出风温度及MER均呈现下降趋势,COP维持在5.6左右;MER最高可达3.80kg/h,SMER最高可达1.44kg/(kW·h),MER和SMER的变化趋势相反,故生产实际中需要综合考虑冷却水量对两者的影响;另外,在实验研究工况下最大冷却水出水温度达65.2℃,可为工业生产提供可应用的热水,使能源得到充分地回收利用。研究结果可为闭式热泵干燥系统在金属件清洗干燥工艺中的应用及其节能降耗提供新的思路和参考。     

机械压缩式热泵在甲基叔丁基醚裂解制异丁烯装置中的应用

甲基叔丁基醚(MTBE)裂解制异丁烯装置引入机械压缩式热泵进行低温余热的回收。通过分析该装置的用能情况,选择了甲醇回收塔塔顶温度为65.8℃的物流作为低温热源,冷凝器E101和E105作为低温热阱,两个冷凝器采用并联的方式。热泵形式采用二级复叠式热泵,低温级选取R143,高温级选取R123作为热泵的工质。通过引入热泵,可节省循环水负荷790.84 kW,节省蒸汽负荷1262.20 kW,增加了压缩机功耗471.21 kW。通过经济评价得出设备回收期为1.97年,方案经济合理,节能效果显著。