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复合热源热泵集热/蒸发器的结构优化模拟

中南大学学报（自然科学版） 2020年第4期51卷 1125-1134页

作者：方雷李舒宏许成城东南大学能源与环境学院江苏南京210096

为了提升直膨式太阳能-空气复合热源热泵的性能,需要优化集热/蒸发器的结构,为此,建立集热/蒸发器的一维稳态传热数学模型和热泵系统模型,并利用已有实验装置验证其准确性。利用模型计算的集热效率作为评价指标,通过正交试验法和数值模... 详细信息

为了提升直膨式太阳能-空气复合热源热泵的性能,需要优化集热/蒸发器的结构,为此,建立集热/蒸发器的一维稳态传热数学模型和热泵系统模型,并利用已有实验装置验证其准确性。利用模型计算的集热效率作为评价指标,通过正交试验法和数值模拟分析翅片管的结构参数对集热/蒸发器热力性能的影响;选取单位翅片面积集热量作为经济评价指标,对比不同换热面积下采用最佳结构时的集热性能;采用南京地区典型气象年参数,在空气侧总换热面积相同的条件下选取9种结构,模拟计算不同结构下集热/蒸发器的集热效率和系统全年能效比。研究结果表明:翅片间距、铜管内径和翅片高度对集热效率影响最大,且在一定范围内这3个结构参数的影响规律一致,即在所选取的范围内集热效率可以取得最大值;随着翅片总换热面积增大,空气侧总热阻逐渐减小,翅片的总集热量逐渐增大,单位翅片面积集热量为13.22 m2时取得最大值,此时,既可以增加集热/蒸发器的集热量,又有较好的经济性;在不同季节工况下,当空气侧换热总面积为13.22 m2,铜管内径为9 mm,翅片间距为1.7 mm,翅片高度为10.3 mm时的优化效果最好,与原结构相比,集热效率提升11.77%,全年能效比提升9.36%。

关键词：复合热源热泵集热/蒸发器结构优化热力性能

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复合热源热泵系统集热/蒸发器的模型

工程热物理学报 2006年第z1期27卷 61-64页

作者：徐国英张小松东南大学动力工程系江苏南京210096

提出了一种新型太阳能-空气复合热源热泵热水器,它通过独特设计的螺旋翅片蒸发盘管的平板型集热/蒸发器,综合利用太阳能和空气中的热量作为低位热源,经过热泵循环制造热水.论文针对自行设计的集热/蒸发器建立数学模型和进行热性能分析,... 详细信息

提出了一种新型太阳能-空气复合热源热泵热水器,它通过独特设计的螺旋翅片蒸发盘管的平板型集热/蒸发器,综合利用太阳能和空气中的热量作为低位热源,经过热泵循环制造热水.论文针对自行设计的集热/蒸发器建立数学模型和进行热性能分析,以太阳能输入比例为准则研究系统的运行模式与特性.模拟结果显示,该装置可以一年四季全天候高效、节能地制造55℃生活热水。

关键词：复合热源热泵集热/蒸发器太阳能太阳能输入比例

直膨式太阳能热泵集热/蒸发器性能优化及其低温适应性研究

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太阳能学报 2021年第9期42卷 190-197页

作者：陈道川姚剑赵耀代彦军上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

对直膨式太阳能热泵系统的集热/蒸发器结构进行优化,设计由六边形与四边形单元组合的流道结构,并进行仿真与实验研究。在上海地区,冬季工况下,将水温从10℃加热到50℃,系统COP可达到4.5;夏季工况下,将水温从30℃加热到55℃,系统COP可达... 详细信息

对直膨式太阳能热泵系统的集热/蒸发器结构进行优化,设计由六边形与四边形单元组合的流道结构,并进行仿真与实验研究。在上海地区,冬季工况下,将水温从10℃加热到50℃,系统COP可达到4.5;夏季工况下,将水温从30℃加热到55℃,系统COP可达到6.60。在此基础上,针对严寒地区冬季运行,研究了与喷气增焓循环耦合的低温型直膨式太阳能热泵系统。在环境温度为-10℃时,系统COP可达到3.79;环境温度为-20℃时,系统COP可达到3.69。依据实验与仿真数据,运用全生命周期经济性分析方法,以当量热价(LCoH)为评价指标,为太阳能热泵采暖经济性分析提供计算方法和理论依据。

关键词：太阳能热泵系统集热/蒸发器 COP 喷气增焓全生命周期分析

吹胀式平板集热/蒸发器流道结构仿真分析及实验研究

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建模与仿真 2024年第3期13卷 2069-2078页

作者：胡宏颢黄理浩陶乐仁上海理工大学能源与动力工程学院上海

基于Fluent流体力学仿真软件,对蛇形、矩形以及六边形三种流道单元进行数值模拟,得到了各自对应的流道单元温度场与压力场分布云图。仿真结果表明:相较于矩形流道和传统的蛇形流道而言,六边形流道拥有更好的传热性能和更小的流动压力损... 详细信息

基于Fluent流体力学仿真软件,对蛇形、矩形以及六边形三种流道单元进行数值模拟,得到了各自对应的流道单元温度场与压力场分布云图。仿真结果表明:相较于矩形流道和传统的蛇形流道而言,六边形流道拥有更好的传热性能和更小的流动压力损失,温度分布也更均匀,采用该结构可以使集热/蒸发器表面平均温度降低。除了采用数值模拟方法之外,集热/蒸发器流道结构的研究还需要结合实验来看,本文采用控制变量法对不同流道结构下的热泵系统实际性能进行测试分析。实验结果表明:与矩形和蛇形两种流道结构相比,采用六边形流道结构的集热/蒸发器可以有效提高系统的制热COP和集热效率,分别提高了6.1%、16.4%和7.4%、20.6%。综合来讲,六边形流道结构是最优结构,该研究可为集热/蒸发器的结构优化提供借鉴。

关键词：数值模拟集热/蒸发器流道结构制热COP 集热效率

直膨式太阳能热泵热水器集热/蒸发器流道结构分析与实验

维普期刊数据库评论

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制冷技术 2014年第2期34卷 1-6页

作者：刘睿盈吴静怡孙晓琳上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

随着我国经济和社会的发展,建筑能耗正在飞速上升。国家正大力研究开发绿色建筑,充分利用可再生能源,因此太阳能得到了广泛的重视。太阳能热泵热水器将热泵与太阳能相结合,生产生活热水以满足人们的需求。太阳能热泵热水器中的集热/蒸... 详细信息

随着我国经济和社会的发展,建筑能耗正在飞速上升。国家正大力研究开发绿色建筑,充分利用可再生能源,因此太阳能得到了广泛的重视。太阳能热泵热水器将热泵与太阳能相结合,生产生活热水以满足人们的需求。太阳能热泵热水器中的集热/蒸发器是重要的核心部件,只有优化其结构,才能更高效的利用太阳能。本文采用Fluent软件对太阳能热泵集热/蒸发器三种不同流道形式的结构单元进行了数值分析,获得了流道表面温度场分布,通过对流道单元换热特性的分析,对集热/蒸发器的优化方法进行理论分析与实际应用。

关键词：集热/蒸发器不同流道单元 Fluent软件温度分布

直膨式太阳能热泵热水器吹胀型集热/蒸发器的流道优化实验研究

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直膨式太阳能热泵热水器吹胀型集热/蒸发器的流道优化实验研究

太阳能—空气复合热源热泵热水器的性能模拟与分析

勇于创新，服务发展——2013中国制冷学会学术年会

作者：陈金峰代彦军孙晓琳王如竹上海交通大学制冷与低温工程研究所

本文对传统的吹胀式太阳能热泵集热/蒸发器进行了流道优化研究,分别提出了矩形和蜂窝形两种流道形式,并于南向垂直靠墙面对三种吹胀式集热/蒸发器的性能进行了实验研究。实验结果表明,优化后的集热/蒸发器可以明显提高系统COP,其中矩形... 详细信息

本文对传统的吹胀式太阳能热泵集热/蒸发器进行了流道优化研究,分别提出了矩形和蜂窝形两种流道形式,并于南向垂直靠墙面对三种吹胀式集热/蒸发器的性能进行了实验研究。实验结果表明,优化后的集热/蒸发器可以明显提高系统COP,其中矩形较传统形式提高17.5%,蜂窝形较矩形提高6%。

关键词：太阳能热泵集热/蒸发器流道

来源： cnki会议评论

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太阳能学报 2006年第11期27卷 1148-1154页

作者：徐国英张小松东南大学能源与环境学院南京210096

介绍了一种新型太阳能—空气复合热源热泵热水装置(SAS-HPWH)。该装置通过使用独特设计的螺旋翅片蒸发管的平板型集热/蒸发器,可以在不同的天气情况下切换运行太阳能热源热泵模式、太阳能与空气双热源热泵模式和空气源热泵模式,制取生... 详细信息

介绍了一种新型太阳能—空气复合热源热泵热水装置(SAS-HPWH)。该装置通过使用独特设计的螺旋翅片蒸发管的平板型集热/蒸发器,可以在不同的天气情况下切换运行太阳能热源热泵模式、太阳能与空气双热源热泵模式和空气源热泵模式,制取生活热水。论文主要针对自行设计的一台150L的SAS-HPWH,建立系统的数学模型,并以太阳能输入比例为准则研究系统的运行模式与特性。模拟结果显示该热水器在不同天气特征情况下可高效率地制造55℃热水。论文还分析了太阳辐射、环境温度以及压缩机的容量对系统特性的影响,提出使用变频压缩机,根据不同的天气情况调节制冷剂流量,进一步提高系统的整体性能。

关键词：太阳能热泵热水器集热/蒸发器太阳能输入比率

太阳能与空气复合源热泵热水系统多模式运行实验特性

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化工学报 2010年第2期61卷 484-490页

作者：张月红徐国英张小松东南大学能源与环境学院江苏南京210096

提出并构建了一种直接膨胀式太阳能与空气复合源热泵热水系统。在南京夏季的晴天、阴天及冬季晴天工况下分别对实验样机的运行特性进行研究。实验结果表明:该系统在不同天气下以不同热源模式高效地将热水加热到55℃。在夏季晴天太阳辐... 详细信息

提出并构建了一种直接膨胀式太阳能与空气复合源热泵热水系统。在南京夏季的晴天、阴天及冬季晴天工况下分别对实验样机的运行特性进行研究。实验结果表明:该系统在不同天气下以不同热源模式高效地将热水加热到55℃。在夏季晴天太阳辐射波动较大时,系统的集热/蒸发器可以同时吸收太阳辐射能和空气热量,以太阳能为主,空气源为辅,平均能效比为4.83;在夏季阴天,系统以空气源热泵模式稳定运行,平均能效比为3.97;在冬季晴天,系统以太阳能热泵模式运行,太阳能的输入提高了热泵蒸发温度,从而缓解了蒸发器结霜问题。

关键词：热泵热水器太阳能与空气复合源热泵集热/蒸发器运行特性能效比

平板型太阳能光伏/光热一体化热泵热水系统特性

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化工学报 2012年第S2期63卷 136-141页

作者：徐国英张小松赵善国东南大学能源与环境学院江苏南京210096 常熟市东南应用技术研究院江苏常熟215500

研究了一种平板型太阳能光伏/光热一体化热泵(PV/T-HP)系统,制冷剂R134a直接在太阳能光伏板背面盘管内吸热而蒸发,以降低光伏电池工作温度,保证其高效稳定地输出电能;集热器同时作为蒸发器,所收集的热量经热泵循环进行温度提升,为建筑... 详细信息

研究了一种平板型太阳能光伏/光热一体化热泵(PV/T-HP)系统,制冷剂R134a直接在太阳能光伏板背面盘管内吸热而蒸发,以降低光伏电池工作温度,保证其高效稳定地输出电能;集热器同时作为蒸发器,所收集的热量经热泵循环进行温度提升,为建筑提供生活热水、供暖和驱动制冷空调。对平板型PV/T-HP热水系统在南京室外的一个夏季晴天工况下循环加热180L水至60℃进行了实验研究,探讨了太阳总辐照度、光伏/集热器工作温度以及光电输出控制方式对系统光电、光热综合输出特性的影响规律;对比实验得出了在热电联供模式下,系统发电量比无冷却的单一光电输出模式下相对高出35%。

关键词：太阳能热泵光伏/光热一体化集热/蒸发器光电特性