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地下水源热泵系统换热器匹配性研究
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地下水源热泵系统换热器匹配性研究

张震 张超 周光辉 许肖飞

(中原工学院能源与环境学院 郑州450007)

摘要:建立了地下水源热泵系统实验装置,针对夏季工况和冬季工况分别研究了换热器面积的匹配对系统性能的影响。实验结果分析表明,适当增大冷凝器面积既可提高机组性能,又可避免在冬季工况时冷凝压力过高,保证机组稳定可靠的运行。

关键词:地下水源热泵;实验研究;换热器

在对系统及设备进行详细分析的基础上,搭建了地下水源热泵系统实验台。系统工作流程如图1所示,实验系统主要包括制冷系统、水系统以及测试系统。压缩机选用法国泰康公司生产的HF4524型涡旋式压缩机(输出功率为2HP),制冷剂选择R22(CHF2Cl),冷凝器和蒸发器采用番禺市新速能板式换热器有限公司生产的捷丰牌MTB020型钎焊板式换热器。

由于采用实际的井水源造价高且有占地空间要求,同时考虑到实验中井水温度的可调节性,采用两个恒温水浴来模拟两个水系统工况。考虑到单纯用恒温水浴来降低冷却水温度或提升冷冻水温度,必然需要很大功率的恒温水浴,而同时也会造成能量浪费。为了充分利用冷却水中的热量和冷冻水中的冷量,在实验中,选用番禺市新速能板式换热器有限公司生产的捷丰牌MTB020型钎焊板式换热器作为冷热量中间换热器。

为了更好地研究系统的运行特性以及井水流量、换热器面积之间在不同工况下的优化匹配关系,考虑到实验时换热器面积的可调节性,在实验中,蒸发器和冷凝器采用多组板式换热器并联的方式。蒸发器和冷凝器分别采用三组不同片数的换热器并联,第一组(A组)为设计工况下所需的最大换热器片数,30片;第二组(B组)的换热器片数为20片;第三组(C组)换热器片数为10片(图1)。



实验测量参数包括制冷剂侧的温度和压力、制冷剂流量、水侧的温度和压力、水流量以及压缩机功耗等。压力测量采用西安仪表厂生产的精度等级为0.4级的YB-150B型精密压力表,温度测量采用的是研华数据自动采集系统,配合经过标定的自制T型铜-康铜热电偶来进行测量,水侧流量的测量采用余姚自动化仪表厂生产的LZB-40和LZB-25型转子流量计,制冷剂侧流量的测量采用开封仪表厂生产的涡轮流量计,同时配有同一厂家的XSL-1A型智能流量显示仪,测量精度为0.5级,压缩机功率的测量采用哈尔滨电表厂生产的D51-W型交、直流功率表,测量精度为0.5级。

3 实验内容及结果分析

采用大温差小流量,能够以系统性能恶化很小的代价,来换取所需井水流量的大幅度降低[8]。
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