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相变蓄热式热泵热水器的蓄热器及其系统特性研究
| 论文题名： | 相变蓄热式热泵热水器的蓄热器及其系统特性研究 |
| 关键词： | 相变蓄热材料;热泵热水器;工作原理;运行参数;数据采集 |
| 摘要： | 相变蓄热式热泵热水器将相变蓄热技术与热泵技术相结合，能够充分发挥相变蓄热和热泵两者的优点，可充分利用空气能和谷峰电价差，能有效缩小热泵热水器的结构尺寸，促进热泵热水器的节能和推广应用。 首先，本文根据常用相变蓄热材料的优缺点，筛选出能够适合使用在相变蓄热式热泵热水器上，综合性能优良的CH3COONa·3H2O做为相变蓄热的主材料；针对其存在过冷和析出的缺陷，筛选出羧甲基纤维素钠做为该相变蓄热材料的增稠剂，焦磷酸钠作为其成核剂；并利用温变曲线分析法测试出该相变蓄热材料的导热系数和潜热等性能。 其次，通过分析比较，确定相变材料采用集总封装形式，选择带有翅片的管壳式换热器做为蓄热器；根据热泵热水器国家标准中名义工况的测试条件，对蓄热器的换热过程进行理论计算，获得蓄热器所需的换热面积，并利用作图法确定出蓄热器的尺寸。 然后，搭建起一个热泵热水器的实验平台，通过实验平台中阀门的切换，该实验平台可以分别工作为一个常规热泵热水器和一个相变蓄热式热泵热水器。实验平台采用R134a热泵机组，机组采用美国HOKE的精密计量阀做为节流元件。实验平台配备一个数据采集系统和一系列的功率、温度、压力和流量传感器。实验平台中热泵热水器的进水温度和流量利用恒温水源装置进行精确控制。 最后，利用所搭建的实验平台，对相变蓄热式热泵热水器的系统运行特性进行实验研究；对相变蓄热式热泵热水器的蓄热器的储放热特性，对相变蓄热式热泵热水器在典型工况和不同环境工况下的运行特性，包括出水温度、压缩机进排气温度/压力、功耗等进行深入考察分析。并参照国家标准所规定的测试工况条件，对相变蓄热式热泵热水器与常规热泵热水器的运行特性进行对比研究。 实验研究表明，利用相变蓄热技术，能够显著减小热泵热水器的结构尺寸；在热水出热量相同的情况下，相变蓄热式热泵热水器的蓄热器体积约为常规热泵热水器的储水箱体积的56.9%。同时由于相变蓄热材料相变温度平台的存在，有利于蓄热式热泵热水器中热泵机组的长时间稳定运行，提高系统的使用寿命。 |
| 作者： | 丁德锋 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 陈武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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