253-带有涡轮增压器的空气循环热泵系统设计与实测分析.pdfVIP

带有涡轮增压器的空气循环热泵系统设计 与实测分析 1 1 2 李双双 王树刚 蒋爽 1 建设工程学部 大连理工大学 大连116024 中国 2 大连民族大学 大连116024 中国 摘 要：本文基于回热式空气循环热泵循环，设计出更利于实际应用的采用涡轮增压器 和鼓风机的空气循环热泵系统，其中鼓风机作为系统的驱动设备，涡轮增压器用来替代压缩 机和膨胀机，这种设计解决了现阶段空气循环热泵中压缩机和膨胀机的匹配与连接问题。通 过对其中主要部件的设计和选型计算,搭建了相应的实验台，应用可变室温的测试间设定不 同工况测试该系统的性能。实测结果显示，与传统蒸汽压缩式热泵相比，该循环可以很好地 平衡热负荷与制热量，且COP 随着环境温度的下降而略有升高。 关键词：空气循环 涡轮增压器 鼓风机 实验系统 Abstract: Based on the regenerated air cycle heat pump cycle, a more practical application of an air cycle heat pump with a turbocharger and two blowers was designed. The blowers were used as the drive equipment and the turbocharger was used to replace the compressor and expander of an air cycle heat pump, this design solves the present problems of the matching and the connection between the compressor and the expander. Through the design and model selection calculation of the main components, the corresponding experimental system was established, and the actual operation effect of this new system was tested by using the artificial environment under different working conditions. Compared with the traditional vapour compress heat pump, the experimental results indicated that this new air cycle heat pump not only gets the heating capacity in line with the heating load but also achieves higher COP with the ambient temperature goes low. 1 引言 现阶段，全球越来越关注全球气候变暖以及环境保护的问题。HCFC （氟氯烃）类的制 冷剂也随之受到了越来越严格的管制。另外对于传统的蒸汽压缩式热泵，存在着热负荷与制 热量不符合的问题，现阶段已有相关的理论研究发现空气循环系统可以解决该问题。相比来 说，空气是一种环保、自然、安全的制冷剂。利用逆布雷顿循环研究各类制冷剂的循环性能 [1-2] [3] 发现空气制冷剂没有太多的竞争优势 ，但空气循环热泵较有潜力 。空气循环热泵的特 [4] 点就是制热量和热负荷可以取得平衡 ，这就可以解决传统循环热泵循环的不匹配问题且更 适用于低温环境。但是在一般的温度范围内，空气循环的效率还是略低。 李双双，女、1987/3、博士在读（468120454@ ；（通信作者王树刚：sgwang@ ） 大连市甘井子区大连理工大学综合实验四号楼（邮编116024） 大连市建设科