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太阳能热泵系统的理论与实验研究及系统经济性分析

关注热度:75   来源:新能源学术论文  作者:陈阳
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【摘要】:本文理论部分建立了太阳能热泵系统各部件的模型,包括集热板模型、冷凝器模型、蒸发器模型、压缩机模型及膨胀阀模型,并结合各部分的模型建立了系统整体的模型;为了提高集热板模型的精确度,引入了神经网络校正对集热板的理论模型进行了校正,通过验证,集热板的模拟精度得到了提高;为了使模拟更加方便,运用C#编写了太阳能热泵系统模拟软件,该软件可即时的导出数据,快捷查看模拟结果,使模拟过程更加方便;对整个系统的运行进行了模拟,得出了整个系统的运行性能情况。本文实验部建立了太阳能热泵系统实验台,分针对太阳能集热板、热泵机组及太阳能系统整体运行性能进行了实验研究和分析。实验得出了系统在冬季的太阳辐射条件下,集热器内部的水温变化和太阳辐射对于其进出口温差的影响;蒸发器进水温度与冷凝器进水温度对于压缩机进出口压力温度的影响、对于压缩机耗功的影响、对于系统制热量和吸热量及系统制热系数的影响;系统整体的运行性能情况。在实验结果的基础上对太阳辐射与系统制热量和性能系数的实验值和模拟值进行了对比分析,结果表明实验结果与模拟结果的吻合度高。本文还以典型北方地区的住宅热用户为例,全面分析了太阳能热泵系统应用于地板辐射采暖的可行性、节能性和环保性,同时分析了系统从长期运行过程中,对于用户的经济效益。得出结论,系统用于北方地区冬季采暖可有效节能减排,同时在长期运行下经济性高。
【关键词】:太阳能 热泵 性能分析 经济性分析
【学位授予单位】:天津商业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU83;TK519
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-8
  • 第一章 绪论8-12
  • 1.1 研究背景8-9
  • 1.1.1 能源问题与能源利用技术的发展8-9
  • 1.1.2 太阳能热泵利用技术的提出9
  • 1.2 研究现状9-11
  • 1.2.1 国外研究现状9-10
  • 1.2.2 国内研究现状10-11
  • 1.3 课题的研究内容11-12
  • 第二章 实验系统的建立12-20
  • 2.1 太阳能热泵系统原理12
  • 2.2 实验系统的设计和建立12-17
  • 2.2.1 热用户侧的设计12-13
  • 2.2.2 热泵机组的设计13-14
  • 2.2.3 集热器的选择和设计14-17
  • 2.3 测试系统的建立17-20
  • 2.3.1 测点的布置17-18
  • 2.3.2 测试主要仪器及设备18-20
  • 第三章 太阳能热泵系统的理论研究20-48
  • 3.1 太阳能平板集热器的数学模型20-27
  • 3.1.2 平板太阳能集热器传热过程分20-21
  • 3.1.3 平板集热器的热损失21-25
  • 3.1.4 集热器有用能量的效率方程的确定25-26
  • 3.1.5 集热器性能参数的迭代计算方法26-27
  • 3.2 太阳能平板集热器的神经网络校正模型27-32
  • 3.2.1 径向基神经网络技术27
  • 3.2.2 径向基神经网络模型27-29
  • 3.2.3 径向基神经网络的学习算法29-30
  • 3.2.4 模型的建立30-31
  • 3.2.5 模型的验证31-32
  • 3.3 板式换热器的模型32-41
  • 3.3.3 冷凝器的模型32-35
  • 3.3.4 冷凝器模拟结果分析35-37
  • 3.3.5 蒸发器的理论模型37-39
  • 3.3.6 蒸发器模拟结果分析39-41
  • 3.4 小型滚动转子式压缩机的模型41-42
  • 3.4.1 制冷剂流量计算41
  • 3.4.2 压缩机功率计算41-42
  • 3.4.3 压缩机温度计算42
  • 3.5 热力膨胀阀的模型42-43
  • 3.5.1 热力膨胀阀的结构方程42-43
  • 3.5.2 热力膨胀阀的能量方程43
  • 3.5.3 热力膨胀阀的流量特性43
  • 3.6 太阳能热泵系统的理论模型建立43-45
  • 3.7 系统模拟结果分析45-47
  • 3.8 本章小结47-48
  • 第四章 太阳能热泵系统的实验研究48-75
  • 4.1 实验方案的确定48
  • 4.2 太阳能集热器运行性能实验研究48-50
  • 4.3 热泵机组运行性能实验研究50-70
  • 4.3.1 不同蒸发入口温度下压缩机运行性能51-54
  • 4.3.2 不同蒸发入口温度下系统整体运行性能54-59
  • 4.3.3 不同冷凝出口温度下压缩机运行性能59-62
  • 4.3.4 不同冷凝出口温度下系统整体运行性能62-66
  • 4.3.5 蒸发器进水与冷凝器出水对蒸发温度、冷凝温度影响66-67
  • 4.3.6 蒸发温度与冷凝温度对系统性能的影响67-70
  • 4.4 太阳能热泵系统整体性能实验研究70-72
  • 4.5 系统实验结果与模拟结果的对比分析72-73
  • 4.6 本章小结73-75
  • 第五章 太阳能热泵系统供热的经济性分析75-81
  • 5.1 系统供暖可行性75-76
  • 5.2 节能性76-77
  • 5.3 环保性77-78
  • 5.4 技术经济性分析78-80
  • 5.4.1 计算给定参数78
  • 5.4.2 主要经济参数78-79
  • 5.4.3 计算结果分析与比较79-80
  • 5.5 本章小结80-81
  • 第六章 结论和展望81-83
  • 6.1 结论81
  • 6.2 展望81-83
  • 参考文献83-86
  • 攻读硕士学位期间发表论文86-89
  • 致谢89


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关键词: 太阳能

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