1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 环境保护和可持续发展 1
1.1.2 臭氧层破坏和温室效应 2
1.1.3 制冷剂替代及CO2自然工质重新启用 2
1.1.4 太阳能热泵联合应用技术 3
1.2 太阳能的特点及利用技术 3
1.2.1 太阳能的特点 3
1.2.2 太阳能利用形式 4
1.2.3 我国太阳能的分布 5
1.2.4 世界太阳能的分布 7
1.3 CO2跨临界热泵系统组成及研究现状 7
1.3.1 压缩机 7
1.3.2 膨胀装置及膨胀机 11
1.3.3 换热器 12
1.3.4 CO2跨临界循环 14
1.4 R134a和R1234yf热泵技术研究现状 17
1.5 太阳能热泵系统组成及研究现状 19
1.5.1 国内研究现状 20
1.5.2 国外研究现状 33
1.6 小结 37
参考文献 38
2 热泵系统热力学分析 47
2.1 逆向卡诺循环和蒸气压缩式循环 47
2.1.1 逆向卡诺循环 47
2.1.2 蒸气压缩式循环 48
2.2 热泵系统组成及热力学分析 49
2.2.1 单级热泵循环分析 49
2.2.2 双级热泵循环分析 50
2.2.3 单、双级热泵循环热力学分析 52
2.3 热泵系统性能平台 53
2.3.1 性能平台界面 53
2.3.2 性能平台使用 54
2.4 热泵系统性能分析 57
2.4.1 单级热泵循环性能分析 57
2.4.2 双级热泵循环性能分析 65
2.5 小结 76
参考文献 76
3 太阳能理论计算 80
3.1 太阳能量的传输 80
3.2 太阳能相关参数 81
3.2.1 赤纬角 81
3.2.2 真太阳时 82
3.2.3 太阳角 83
3.2.4 太阳常数 83
3.2.5 太阳入射角 84
3.3 太阳能辐照量计算 84
3.3.1 大气层外太阳辐照量 84
3.3.2 月平均日太阳辐照量 84
3.3.3 水平面上辐照量 85
3.3.4 集热器辐照度 85
3.3.5 修正因子 86
3.4 计算结果 87
3.5 大气透明度和修正因子 88
3.5.1 大气透明度 88
3.5.2 晴空指数 88
3.6 小结 89
参考文献 89
4 太阳能集热器和储热水箱 91
4.1 建筑采暖热负荷 91
4.1.1 设计依据 91
4.1.2 热负荷计算 92
4.2 计算选型 92
4.2.1 集热器面积计算 92
4.2.2 蓄热水箱设计 93
4.2.3 集热系统流量确定 94
4.3 小结 95
参考文献 95
5 太阳能压缩式热泵数值模型 97
5.1 模拟基础 97
5.2 ANSYS一般分析步骤 98
5.3 CO2跨临界循环压缩机数值模型 100
5.3.1 CO2活塞压缩机连杆模型的建立 100
5.3.2 CO2涡旋压缩机动涡盘模型的建立 107
5.4 CO2热泵热水器气体冷却器数值模拟 113
5.4.1 CO2工质的物性分析 113
5.4.2 CO2气体冷却器模型的建立 114
5.5 R134a/R1234yf热泵热水器冷凝器数值模拟 119
5.5.1 模拟基础 119
5.5.2 冷凝器模型 121
5.6 R134a/R1234yf热泵热水器回热器的数值模拟 124
5.6.1 Gambit模型 124
5.6.2 边界条件的确定 125
5.6.3 Fluent中求解模型的参数设置 125
5.7 太阳能热泵储热水箱数值模拟 127
5.7.1 物理模型 127
5.7.2 控制方程 127
5.7.3 模型的简化与假设 128
5.7.4 网格划分和边界类型设定 128
5.7.5 模拟工况 128
5.8 小结 129
参考文献 130
6 太阳能压缩式热泵模拟结果分析 133
6.1 CO2跨临界循环活塞压缩机连杆模拟结果 133
6.1.1 压缩过程连杆位移和应变模拟结果分析 133
6.1.2 排气过程连杆位移和应变模拟结果分析 135
6.2 CO2跨临界循环涡旋压缩机动涡盘模拟结果 137
6.2.1 动涡盘应力分布模拟结果分析 138
6.2.2 动涡盘位移变形模拟结果分析 139
6.3 CO2热泵热水器气体冷却器模拟结果 141
6.3.1 温度对换热性能的影响 141
6.3.2 质量流量对换热性能的影响 143
6.4 R134a/R1234yf热泵热水器冷凝器模拟结果 146
6.4.1 残差图分析 146
6.4.2 流速对换热性能的影响 147
6.5 R134a/R1234yf热泵热水器回热器模拟结果 155
6.5.1 残差图分析 155
6.5.2 长度对换热性能的影响 157
6.6 太阳能压缩式热泵储热水箱模拟结果 159
6.6.1 流速对温度场的影响 159
6.6.2 进口水温对温度场的影响 160
6.7 小结 160
参考文献 161
7 太阳能压缩式热泵性能研究 163
7.1 系统介绍 163
7.2 部件模型及系统效率 164
7.2.1 平板集热器 164
7.2.2 储热水箱 168
7.2.3 蒸发器 168
7.2.4 压缩机 169
7.2.5 冷凝器 169
7.2.6 节流阀 170
7.2.7 系统效率 170
7.3 程序设计及参数的确定 171
7.3.1 程序设计 171
7.3.2 程序运行界面 172
7.3.3 热泵参数的确定 174
7.4 太阳能热泵系统性能分析 175
7.4.1 串联式系统性能分析 175
7.4.2 并联式系统性能分析 183
7.5 太阳能热泵系统？分析 188
7.5.1 太阳能压缩式热泵？分析模型 189
7.5.2 串联式太阳能压缩式热泵？损失分析 191
7.5.3 并联式太阳能压缩式热泵？损失分析 194
7.5.4 太阳能压缩式热泵系统？损失分析 198
7.6 小结 199
参考文献 200