258-电子膨胀阀开度对直膨式太阳能热泵热水器性能的影响.pdfVIP

子膨胀阀开度对太阳能热泵热水器 性能的影响 中铁第四勘察设计院集团有限公司 张卓 摘 要：基于直膨式太阳能热泵的热力循环，建立了以 R134a 为工质的直膨式太阳能热泵热水器的系 统数学模型，其 太阳能集热/蒸发器和冷凝器的建模采用分布参数法，压缩机和电子膨胀阀的建模 采用集总参数法。在该模型的基础上，研究了电子膨胀阀的开度大小对于太阳能热泵热水器系统性能 的影响。研究结果表明：改变电子膨胀阀的流通面积，加热初期 0~72 分钟）系统瞬时COP 随流通面 积增加而增大，加热后期则相反，系统COP 随流通面积的增大而减小，改变电子膨胀阀流的通面积对 系统时均COP 影响较小。 关键词：直膨式；太阳能热泵热水器；电子膨胀阀；数学模型 0 引言 电子膨胀阀是制冷热泵系统中的重要部件之一，其开度大小直接影响整个系统的运行性能。安贝 [1] 贝 对制冷系统中 子膨胀阀的流量系数进行了实验研究，分析了阀门开度及蒸发温度对 子膨胀阀流 [2] 量系数的影响。清华大学邵双全 采用模拟仿真的方法研究了 子膨胀阀与毛细管应用在变频空调系统 中的性能,发现正常工作条件下，采用 子膨胀阀的变频空调系统性能平均比采用毛细管的高近 10%。 [3] 天津商业大学 卫国 对使用 子膨胀阀的热泵热水器动态性能进行了数值模拟与实验研究，分析了 子膨胀阀开度对热泵热水器性能的影响，发现通过在不同加热时段使用不同电子膨胀阀开度，热泵系统 性能得到显著提高，最大可提高 7.6%。Choi[4]对使用电子膨胀阀和毛细管的热泵系统特性进行了对比 [5] 分析，发现采用 子膨胀阀的热泵系统性能更优。中国科学技术大学王海涛 研究了 子膨胀阀开度对 光伏—太阳能热泵系统性能的影响，并依据实验和数值模拟结果给出了该系统的最优控制方法。 R.Lazzarin[6]和Aprea C[7]对比了采用 子膨胀阀和热力膨胀阀对空调热泵性能的影响，考虑初投资的条 件下，采用 子膨胀阀具有更好的经济性。JW Peng[8]对采用 子膨胀阀、节流短管和毛细管三种不同 节流装置的空气源热泵热水器的系统性能进行了仿真研究，采用 子膨胀阀系统具有更好的性能和稳定 性。近年来，关于直膨式太阳能热泵热水器的研究[9 14] 日趋增多，但关于 子膨胀阀开度对直膨式太阳 能热泵热水器系统性能的研究较少。本文利用Matlab 建立了以R 134a 为工质的直膨式太阳能热泵热水 器的系统模型，研究了 子膨胀阀开度对系统性能的影响。 1 数学模型 系统建模过程中，集热/蒸发器和冷凝器采用分布参数法，压缩机和 子膨胀阀采用集总参数法， 以下分别给出各部件详细的数学模型。 （1） 压缩机 压缩机制冷剂质量流量计算见式 （1）： NVdhV mr (1) 60u 1 P 3 h 1.058 0.06764 c [15] 式中：N 机转速；V 压 机理论排气量，m /rev ；h