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耦合储液气液分离器的新型空气源热泵系统除霜性能及系统调控机理研究

批准号:
52076158
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王沣浩
依托单位:
学科分类:
工程热力学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王沣浩

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对空气源热泵在北方寒冷地区及南方高湿地区工作时易发生结霜并引起性能下降的问题,申请人提出一种可实现除霜性能提升的耦合储液气液分离器的新型空气源热泵系统。该新型系统与逆循环除霜方式相比具有制冷剂循环量大、除霜时间短等优点。本项目拟通过理论分析、实验研究与数值模拟相结合的方式对该新型空气源热泵系统的除霜性能及系统调控方法展开研究。通过建立储液气液分离器动态热质交换模型,分析储液气液分离器内部制冷剂的物态分布规律,探究储液气液分离器结构优化方法;阐明系统内部质量流作用机理,揭示系统制热/ 除霜模式切换时管路内循环制冷剂迁移特性;构建新型空气源热泵系统动态响应模型,探究其在不同环境条件和调控参数下的性能变化规律;研究系统各子部件间的能耗分配和协同耦合运行特性,揭示新型空气源热泵系统除霜性能调控机理。本项目的研究将丰富和拓展空气源热泵除霜性能研究和系统调控理论,提高空气源热泵技术环境适用性。
英文摘要
To cope with the problem that air source heat pump is prone to frosting and performance degradation when working in cold areas in north China and high humidity areas in south China, the applicant proposes a new type of air source heat pump system with liquid storage coupled gas-liquid separator that could improve defrost performance. Compared with the reverse cycle defrosting method, the new system has the advantages of larger refrigerant circulation, shorter defrosting time and lower energy consumption. This project intends to study the defrosting performance and system regulation method of the new air source heat pump system by combining theoretical analysis, experimental research and numerical simulation. Through the establishment of dynamic heat and mass exchange model of liquid storage coupled gas-liquid separator, the distribution law and the optimization method of structure of liquid storage coupled gas-liquid separator are explored. The mechanism of mass flow in the system is explained and the migration characteristics of circulating refrigerant in the pipeline are revealed when the heating/defrosting mode of the system is switched. The dynamic response model of the new-type air source heat pump system is built to explore its performance variation under different environmental conditions and regulatory parameters. The energy consumption distribution and synergistic coupling operation characteristics among the sub-components of the system are studied to reveal the defrosting performance regulation mechanism of the system. The research of this project will enrich and expand the defrosting performance research and system control theory of air source heat pump, and improve the environmental applicability of air source heat pump technology.
在实际运行工况下,空气源热泵系统由于低温高湿环境的影响,极易发生结霜现象,进而引发系统性能衰减,严重情况下甚至会导致停机,极大地限制了其在相关气候区域的有效应用。鉴于此,本项目以空气源热泵系统的基础运行原理为切入点,创新性地提出一种耦合储液气液分离器的新型空气源热泵系统解决方案,旨在从根本上破解结霜难题。依据项目计划书,首先着力开展四项关键研究内容:其一,运用先进的热质交换理论与仿真技术手段,构建储液气液分离器动态热质交换模型以及与之紧密适配的新型空气源热泵系统动态仿真模型,为后续系统性能的精准分析与优化搭建坚实的理论框架;其二,借助大量模拟实验与实地工况测试,运用科学的数据分析方法,精准获取储液气液分离器最优设计参数,进而推导并提出新型空气源热泵系统最佳设计形式的确定准则;其三,基于长时间积累的丰富运行数据,结合严谨的理论推导过程,成功建立能够精准反映新型空气源热泵系统除霜性能的关联式,实现对除霜过程的精细化调控;其四,通过融合智能控制算法与实时运行反馈信息,深入探索新型空气源热泵系统最佳运行模式控制方法,全方位提升系统的自适应运行能力。按照项目预期规划,拟发表学术论文 6 - 8 篇,其中 SCI、EI 收录 5 篇以上,同时计划申请发明专利 2 - 3 项,致力于培养博士研究生 2 名、硕士研究生 3 名。历经四年的潜心钻研与艰苦攻关,项目不仅圆满完成预定的全部研究内容,更是超额达成既定目标。截至目前,项目团队已在国内外高影响力的学术刊物上发表论文 15 篇,其中 10 篇被 SCI、EI 收录;在人才培养方面,悉心培育的 3 名博士研究生和 3 名硕士研究生均已顺利毕业。本项目所取得的成果为空气源热泵技术的持续发展提供了坚实有力的支撑,在提升能源利用效率、助力节能减排目标实现方面发挥了积极作用,有力地推动了暖通领域的科技进步,为行业的未来发展开辟了新的路径。
流体横掠多个波状圆柱流动的理论与实验研究
  • 批准号:
    50506022
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    9.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    王沣浩
  • 依托单位:
国内基金
海外基金