英文翻譯 直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)

1、兩級(jí)直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)制備高溫水的應(yīng)用研究Ill摘要：直膨式太陽(yáng)能輔助熱泵（DX-SAHP ）系統(tǒng)已成為常規(guī) 太陽(yáng)能輔助熱泵系統(tǒng)的可行的替代方案。木文研究了兩級(jí) DX-SAHP系統(tǒng)在提供60-90 C高溫時(shí)的應(yīng)用并證實(shí)該系統(tǒng)能 夠提供高溫度的熱負(fù)荷。木文在以R-134a為制冷劑和使用平 板式太陽(yáng)能集熱器的情況下研究了該系統(tǒng)的熱工性能，并對(duì) 兩級(jí)系統(tǒng)與一級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行了性能比較；最后用一個(gè)簡(jiǎn)單的圖 形說(shuō)明了這兩個(gè)DX-SAHP系統(tǒng)所需要的太陽(yáng)能集熱器面積 和熱泵壓縮機(jī)的排量的匹配關(guān)系。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能輔助熱泵；高溫應(yīng)用；直膨式1、引言熱泵主要用于空間的加熱與冷卻。在加熱模式中，熱 泵主要用于生產(chǎn)生活

2、用熱水和工業(yè)熱處理。熱泵通常工作于 兩個(gè)溫度之間，將低溫?zé)嵩矗ㄓ糜诓膳氖彝饪諝猓┑臒崃?輸送到溫度較高的空調(diào)房間。這一過(guò)程熱泵需要損耗一定量 的功來(lái)彌補(bǔ)熱源與冷源之間的溫差。同時(shí)說(shuō)明，單級(jí)熱泵在 冬季惡劣的工作條件下時(shí)需要花費(fèi)更多的功來(lái)克服室外與 室內(nèi)之間的溫差來(lái)輸送熱量，這就使得熱泵的運(yùn)行效率非常 低。這種與溫差相關(guān)的熱效應(yīng)規(guī)律讓我們想到靠太陽(yáng)能、地 熱能或地下熱水使低溫?zé)嵩吹臏囟壬叩姆椒▉?lái)提高熱泵 的cop.在目前所研究的太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)中，太陽(yáng)能是一個(gè)溫度比周?chē)h(huán)境溫度較高的低溫?zé)嵩?，系統(tǒng)利用蒸發(fā)器來(lái)吸收 太陽(yáng)能集熱器收集的太陽(yáng)能，這種結(jié)構(gòu)被稱為間接的或傳統(tǒng) 式的太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)。在這種

3、系統(tǒng)中，太陽(yáng)能集熱器和熱泵 蒸發(fā)器都是各自獨(dú)立的并通過(guò)一個(gè)熱交換器連接起來(lái)。在未 來(lái)的可替代的系統(tǒng)直膨式熱泵系統(tǒng)中，太陽(yáng)能集熱器和 熱泵蒸發(fā)器合二為一，減少了部件的數(shù)量以及兩個(gè)獨(dú)立單元 間低效的熱交換。以往的DX-SAHP系統(tǒng)的研究主要集中在低溫( - 威詭=搭7 h?-希3服Since,00B 0 Gm2 = m7 and = m3One gets,Hl對(duì)海加)=Eg (想一打時(shí)Total compressor work = ZW = V1/2 - V1/34(4)8Cop值可表示為:Y.W = m3(h2 -H)-搭對(duì)他-上)由于二是從方程6得出來(lái)的，COPH在已知的情況下計(jì)算質(zhì) 量流量，

4、質(zhì)量流量m2可以這樣計(jì)算：(10)%加 J 幗計(jì)5 IQhI Volumetric displacement rate of the two compressors, namely VD and VD2 can be determined from volumetric efficiency(H)4蒸發(fā)器/集熱器的能量平衡第一階段集熱器即蒸發(fā)器能量平衡:集熱器吸收太陽(yáng)能量=制冷劑的蒸發(fā)吸收的熱量。 在數(shù)學(xué)上，它可以表示為下式：m2(h-加)=F孔閏玖)UL(n - L)(13)where, Fh Sf (ra), UL Tf and Ta areF respectivelyh collecto

5、r efficiency factor, collector area, solar radiation in the collector plane,transmittance-absorptnce product, collector heat oss coefficient, refrigerant evaporative temperature and ambient temperature. Using Eq. (11) to substitute for one gets TOC o 1-5 h z 四券如一如=F&配以)-Ull Ta)(14)or 去翌= h*M-x) = Kg

6、(15)where K is the clearness index a characteristic of a given location (K = S/SJ, and 早皿“ is the collector efficiency, expressed as 皓=一些鏟15.熱泵與集熱器的耦合減少了集熱器面積平板集熱器非常適合低溫?zé)崂?，因?yàn)樗占哪芰繙?度與使用溫度大致相符。除此之外，這種集熱器只需要輸入很少的常規(guī)能量，可以替代常規(guī)能源。另一方面，熱泵在低 溫?zé)崂梅矫嬗忻黠@的潛力，但是需要大量電能來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮 機(jī)從而降低了其節(jié)能潛力。然而，熱泵傳遞能量所需的電能 是與常規(guī)能源有關(guān)的。

7、熱泵和太陽(yáng)能集熱器的熱工特性使它們成為一個(gè)可以 互相提高熱力性能的組合。太陽(yáng)能集熱器在較低的集熱溫度 時(shí)效率更高，從而減少能量損失。太陽(yáng)能集熱器將收集的低 于用戶負(fù)荷溫度下的能量通過(guò)熱泵升高溫度。因此太陽(yáng)能輔 助熱泵的蒸發(fā)器溫度相對(duì)升高，溫度升高，COPH就更高（圖 3）。這意味著輸出相同的能量熱泵輸入的能量變小。Heal dli 仰 u pcrloniMiKt-Silar 應(yīng)I時(shí)頃Fig. 3. RediiCtLOEi in collector area due lo coll&CEor-h&ai pucnp coupEing.圖3顯示了一個(gè)集熱器和熱泵耦合時(shí)的效率圖。圖形表 示了集熱器在操

8、作溫度下的COPH與集熱器的效率。當(dāng)集熱 器單獨(dú)工作，其輸出溫度必須大于或等于熱用戶溫度tl。獨(dú) 立的熱泵在冷源溫度（假定為環(huán)境溫度Ta）和用戶溫度（TL）之間運(yùn)行。當(dāng)集熱器和熱泵兩個(gè)耦合時(shí)，集熱器的溫度Tm低于Tl。相反，冷源溫度的熱泵溫度從Ta增加到Tm。在目前的情 況下，集熱器和蒸發(fā)器溫度是相同的。結(jié)果是集熱器運(yùn)行更高 效的進(jìn)而減少了集熱器熱損失，同時(shí)減少集熱器面積。因?yàn)榧?熱器成木約占太陽(yáng)能系統(tǒng)總成木的60%到70%,提高效率意 味著減少太陽(yáng)能系統(tǒng)成木。集熱器面積由太陽(yáng)能參數(shù)得出：inhere r|i is the collector efficiency at the design

9、point (St TJR with Qh being design therma energy delivery rM巳 the solar-assisted heat pump for the thermal energy output of QLl the collector area requirement is TOC o 1-5 h z kP=w(1S,where, HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 喻十-也滬and, HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 喘十_皿瀘Note for t

10、he SAHP case, QH differs from QL by the amount of ompressor power input.where 譬 is the reduction in available solar energy as a fraction of QhQh due to reduction in area.丹 call cnWe note that 吼 稿叫that is always less than one.Since COPH is higher for the two-stage cycle, as compared to single-stage c

11、ycle, the following relationship applies,L#1” twQ-st岬 (COPH) singie-sLa the operating costs wi be lower for the two-stage cycle.6.結(jié)果分析在木節(jié)中研究了在不同冷凝溫度下兩級(jí)DX-SAHP系統(tǒng) 的熱工性能，并與單級(jí)DX-SAHP進(jìn)行了比較。fig. 4. Effect of the ccmdener temperature on the COPN cf two -stage DX-SAHP.Fig. 5“ Effect of che condenser eEnpera

12、cure on tie COPh of sirxgLe-scae DX-SAHP.圖4和5是對(duì)于兩級(jí)和單級(jí)DX-SAHP系統(tǒng)在不同冷凝 溫度即：60C、70C、80C和90C的COPH進(jìn)行了比較。和 預(yù)期的一樣，兩級(jí)DX-SAHP的性能優(yōu)于單級(jí)系統(tǒng)。如果增大 了蒸發(fā)溫度Tf,兩級(jí)DX-SAHP系統(tǒng)效率提高。冷凝溫度增 加，則系統(tǒng)COP降低。圖中顯示,在Tf=20C時(shí)，冷凝器的 溫度增加了 30C即從60C到90C（如圖4）,兩級(jí)DX-SAHP 的COPH大約減少了 60%。同樣的溫升情況下單級(jí)DX-SAHP 的COPH在冷凝溫度90 C是在60 C的46%（如圖5）。0.60.4(b) Sin

13、gle-stage. T =6():C1 B.VD/0.3 VD/0.4, VD/A,.= 0l5 VD/A,.= 0l6e VD/A,.=0.7Single-stage. Tc 二9(FC(J)VD/AcVD/AcVD/ACVD/ACVD/ACFig. 6. Effect of T且nd Tc on the sohr collecmr efficiency圖6為兩級(jí)和單級(jí)系統(tǒng)的另一個(gè)參數(shù)的比較圖。很明顯，在同樣的VD/ Ac值太陽(yáng)能收集器效率隨著冷凝溫度的 增加而降低。兩級(jí)DX-SAHP比單級(jí)DX-SAHP系統(tǒng)尤其是 在高冷凝溫度(90 C)時(shí)性能更優(yōu)越。Fig. 7. Eifecr of

14、he COPN on He reduction of he collerrors Area.Area reduction I li II圖7為兩級(jí)DX-SAHP 的 COPH與太陽(yáng)能收集器的面積減 少量的關(guān)系所圖。圖形表明,隨著熱力性能COPH從1.8增加 到4.0所需的太陽(yáng)能集熱器器面積迅速由2減少到0.32。圖8和9為在90C冷凝溫度下熱泵壓縮機(jī)的排氣量和太 陽(yáng)能集熱器面積的比。顯示了集熱器隨環(huán)境溫度的差異,(DT =Tf -Ta)的效率的變化。這些數(shù)據(jù)顯示隨集熱器蒸發(fā)器溫度 Tf的變化COPH和熱泵蒸發(fā)能力的變化圖(上圖)。這些數(shù) 據(jù)為我們初步了解在同樣冷凝下溫度的兩級(jí)和單級(jí)系統(tǒng)的 性能

15、。為了進(jìn)行說(shuō)明，(圖8)是一個(gè)兩級(jí)DX-SAHP系統(tǒng)操作 在冷凝溫度90C的熱工性能。這個(gè)圖用來(lái)確定太陽(yáng)能集熱器 面積和壓縮機(jī)位移量的設(shè)計(jì)與匹配。對(duì)一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明：o%700 w,如下所示:使用給定的值在表 3中，首先，一個(gè)垂直的直線AB是畫(huà)在DT = 5 C(DT = Tf -Ta), 交叉S = 800 w / m2線在B點(diǎn)見(jiàn)圖8。第二，一個(gè)垂直的線畫(huà) 在CD是Tf = 10 C與相交Tc = 90 C線（上圖）在點(diǎn)D .最后, 一條水平線EF（平行于x軸）是與y軸相交點(diǎn)E和線CD交于 點(diǎn)F .從圖一發(fā)現(xiàn)COPH = 2.8（D點(diǎn)），效率=0.4（點(diǎn)E）和VD/ Ac 二0.27（點(diǎn)F）

16、。太陽(yáng)能集熱器熱量QLo對(duì)于一個(gè)給定的熱負(fù)荷 QHo（7000W）可以表示為下面的方程：-10W.mW.mW.mTf? Delta TFig. BL A chart far mllactorsizing and coniprsior paramscan 序 syitanuWith (j/collS)/Sc = 0.27, one can determine i/CQltS = 541.2 W/m2 since 5匚= 1353 W/m2. Finally, using Eq.18)凡= 8.77 m2.With VDMc=0.27 and A匚=8.77 m% one gets VD = 0.

17、27 x 8.77 = 2.367 m3/h.Using a compressor motor RPM of 1750 日s 日n example, one cn determine the piston displacement volumePD) of the compressor from the relationship,PD-業(yè)匕60 N5.0591750 x 60=0.0000225 n?/rev重復(fù)才相同的步驟計(jì)算兩級(jí)循環(huán)在60 C時(shí)，單級(jí)循環(huán)在 60和90 C（圖8）的集熱器面積和壓縮機(jī)排氣量和活塞排氣量, 結(jié)果在表4。正如上面所討論的,所需的太陽(yáng)能集熱器面積單 級(jí)熱泵比雙級(jí)熱泵較小。在冷凝溫度60攝氏度使用雙級(jí)熱 泵比單級(jí)熱泵集熱器面積增加2.7%。這個(gè)百分比在90 c成 為16.2%.另一方面，使用單級(jí)熱泵比使用一個(gè)兩級(jí)熱泵位移 量較大。當(dāng)在60和90 C，一個(gè)兩級(jí)熱泵位移量分別是所需 的單級(jí)熱泵位移量的38%和43%。7.結(jié)論對(duì)兩級(jí)直膨式太陽(yáng)能