《多源熱泵系統最佳化與協同性的理論和實驗研究》是依託中國科學技術大學，由陳則韶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多源熱泵系統最佳化與協同性的理論和實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳則韶
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
空氣能熱泵是節能制熱水設備，但其性能受環境影響大，冬季性能很差，限制了它的使用；多熱源多功能熱泵具有熱源優勢互補和冷熱綜合利用特點，可改善系統性能，是當前研究熱點。因此，本項目選擇多源熱泵系統最佳化與協同性為研究對象。研究內容包括：構建新型高效多源熱泵循環流程；建立熱泵系統新形式熱輸運最佳化目標函式，把熱泵輸入功分解為建立溫差和減小熱阻兩方面使用，並區分存留的和消耗的有效能，從而建立起包含溫度、熱阻、熱流、有效能流、熵流等參數，並能在不可逆性中反映工質、換熱器性能差異的等效熱泵系統熱輸運最佳化模型，進行多源熱泵不同循環迴路的性能模擬分析和實驗研究，掌握不同循環迴路的相互影響規律，變工況時系統協同性變化情況和效率降低原因，確立系統協同的各部件不可逆度平衡原則，研究調控補償對策和最佳運行策略。本研究的熱泵系統熱輸運最佳化方法對工程熱物理學科的發展有積極作用，對提高熱泵熱水器性能有理論指導意義
結題摘要
為了提高熱泵系統的總體性能，充分發揮熱泵節能作用，克服空氣源和水源熱泵的熱源單一，適用面不廣的缺點；熱泵變動工況時的性能能夠被預測；改變泵工質循環的熱力分析與換熱器傳熱最佳化被割裂研究的狀況；提高熱泵與廢熱回收換熱器聯合的複雜系統熱力分析能力，推進換熱器多目標最佳化等，開展相關的基礎理論與實驗研究。本項目取得的主要成果和創新點如下： １、提出一種等價熱力變換分析法，把實際不可逆熱力/熱泵循環系統等價變換為正/逆卡諾循環系統進行分析的，並採用等效熱力溫度- 熱流率（TR-q）圖作為熱力/熱泵系統性能分析和有效能消耗分析的工具圖，直觀表示系統中多種物質的熱量、功量交換和焓的變化，使計算各環節的有效能消耗率極其簡單。 2、提出一種熱泵熱水器的無量綱對比態分析法，採用以設計工況的參數為對比基準的無量綱參數來描述熱泵的各種工況性能，並分別導出了理論和實際的描述熱泵變工況性能的無量綱表達式; 研究發現對比熱水流量是體現熱泵變工況的性能的敏感參數，應當重視；模擬了一次加熱式和循環加熱式兩類熱泵熱水器變工況的性能； 3、試製了10種雙熱源多功能熱泵熱水器，並提用戶試用和申請了國家專利。 4、提出一種新型風/水雙源熱泵廢熱再用熱水裝置，模擬分析了三熱源熱泵（風源、水源或風-水源聯合源）與回收廢熱換熱器複合供熱系統的三種模式耦合運行特性, 給出最佳運行方案。分析表明，本提案裝置的能效比在冬季也能到達4～5.5，為普通空氣源熱泵熱水器2倍。 5、提出一種換熱器多目標綜合最佳化設計新方法，該方法同時考慮傳熱消耗功率、熱流量、傳熱單元數和傳熱有效度的相互影響，引入等效熱力溫度概念，在傳熱係數確定條件下，建立了無量綱的對數溫差、傳熱消耗功率、傳 熱單元數 與傳熱有效度為共同變數的關係，並用圖示法確定最佳化參數。本文對順流和逆流換熱器進行了分析，換熱器的最佳化有效能率ε 在0.75 附近。 6、對能量、勢能、能勢、有效能、能量品位等概念有新思考。 7、在《中國科學：技術科學》，《工程熱物理學報》等雜誌上發表論文14篇，其中SCI收錄2篇，EI收錄4篇；申請11個國家專利；授權發明專利3項，授權實用新型5項，公告進行實質審查專利4項；取得熱泵性能分析與最佳化軟體著作權1項，通過了技術成果鑑定1項。培養博士一名、碩士一名。
