文档介绍：国内图书分类号: 学校代码:10213 国际图书分类号: 密级:公开工学博士学位论文空气源热泵延缓结霜及除霜方法研究博士研究生:董建锴导师:姚杨教授副导师姜益强教授申请学位:工学博士学科:供热、供燃气、通风及空调工程所在单位:市政环境工程学院答辩日期:2012年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学 Classified Index: : Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering NOVEL METHODS OF RETARDING FROST AND DEFROSTING FOR AN AIR SOURCE HEAT PUMP Candidate: Dong Jiankai Supervisor: Prof. Yao Yang Associate Supervisor Prof. Jiang Yiqiang Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering Speciality: Heating Gas Ventilation& Air conditioning Affiliation: School of Municipal and Environmental Engineering Date of Defence: June, 2012 Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology 摘要-I- 摘要空气源热泵在结霜区运行时,室外换热器壁面存在结霜现象。霜层的生长导致了机组供热性能的下降。为保证空气源热泵机组的高效运行,需要周期性除霜。目前,逆循环除霜是应用最广泛的除霜方法之一。逆循环除霜过程中, 室外换热器变为冷凝器,室内换热器变为蒸发器。机组从室内环境取热融化霜层,造成了室内环境的恶化。另一方面,为了防止向室内吹冷风,除霜过程中室内风机关闭,除霜能量主要来源于压缩机做功和室内换热器盘管蓄热。因此造成了除霜能量的不足,从而造成较低的吸气压力,较长的除霜时间、较低的室内环境温度。为了改善空气源热泵机组结霜区的供热性能,提高除霜效率, 本文在延缓结霜、过冷蓄能除霜,以及除霜控制方法等方面开展了理论和实验研究工作。针对不同研究内容,在两个人工模拟环境小室中设计并搭建了三套实验台。选取了热泵机组及数据测量和采集系统,确定了模拟室内外环境的控制策略, 计算了实验台误差。结果表明所搭建实验台的测量误差在可接受的范围内。在研究空气源热泵结霜机理和室外换热器气流组织对结霜影响的基础上, 提出了一种延缓空气源热泵结霜的新方法,即通过室外风机换向,在供热运行时,将室外换热器由常规的负压区变为紊流正压区,从而利于霜层脱离室外换热器壁面,并达到延缓结霜的目的。通过改变室外换热器风向及风量,对新型延缓结霜方法进行了实验研究,分析了其延缓结霜效果和机理,最终验证了首次提出的延缓空气源热泵结霜新方法的可行性和可靠性。为了缩短除霜时间,减少除霜能耗,提高除霜效率,在室内风机开启状态下,对空气源热泵单个逆循环除霜过程中除霜能量的来源和能耗分配进行实验研究。分析了除霜能量的来源及各自的份额,研究了除霜能耗的用途及各自分配,计算了系统的除霜效率,提出了提供充足除霜能量,减少除霜能耗和提高除霜效率的方法,为进一步改善空气源热泵逆循环除霜过程中的系统性能提供支持。为了提供充足的除霜能量,提出了空气源热泵过冷蓄能除霜新系统,分析了过冷蓄能除霜系统的系统原理,针对该系统的全新关键部件相变蓄热器,采用表冷器中肋片效率的思想,计算了相变过程中的肋片效率,建立了有翅片和无翅片情况下相变蓄热器模型,模拟分析了使用有机和无机两种相变材料时, 相变蓄热器的蓄热和释热特性,为其结构形式的优化设计奠定了基础。针对提出的过冷蓄能除霜系统,设计了相变蓄热器,选取和测试了相变材哈尔滨工业大学博士学位论文-II- 料,实验研究了系统在过冷蓄能和蓄能除霜过程中的系统特性,结果表明:该过冷蓄能除霜新系统不仅实现了节流前制冷剂过冷,保证了系统的安全运行, 同时为除霜提供了充足热量,有效地缩短除霜时间,很好地改善除霜时室内供热环境,提高热舒适性。提出了一种基于最小稳定过热度的空气源热泵除霜控制新方法。实验研究了以毛细管为节流机构,采用定时除霜方法时热泵机组结霜过程中的系统性能, 分析了室外换热器出口制冷剂过热度变化,提出了基于最小稳定过热度的除霜控制方法。另外,在以固定开度电子膨胀阀作为节流机构,采用定时除霜方法的热泵机组上开展了结霜过程系统性能实验,并验证了新型除霜控制