CN112325508A - 换热流量调节系统及热介质温度匹配调节方法 - Google Patents

换热流量调节系统及热介质温度匹配调节方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112325508A
CN112325508A CN202011155204.4A CN202011155204A CN112325508A CN 112325508 A CN112325508 A CN 112325508A CN 202011155204 A CN202011155204 A CN 202011155204A CN 112325508 A CN112325508 A CN 112325508A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
heat exchange
temperature
compressor
heat pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011155204.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112325508B (zh
Inventor
郭健翔
孙晋飞
王旭
王胜军
王心竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Ou Shi Neng New Energy Equipment Technology Co ltd
Qingdao University of Technology
Original Assignee
Qingdao Ou Shi Neng New Energy Equipment Technology Co ltd
Qingdao University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Ou Shi Neng New Energy Equipment Technology Co ltd, Qingdao University of Technology filed Critical Qingdao Ou Shi Neng New Energy Equipment Technology Co ltd
Priority to CN202011155204.4A priority Critical patent/CN112325508B/zh
Publication of CN112325508A publication Critical patent/CN112325508A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112325508B publication Critical patent/CN112325508B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

本发明适用于换热处理技术领域，提供了一种换热流量调节系统，包括热泵机组蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、换热流体循环热泵、缓冲水箱、供热循环水泵、流量传感器、控制器及变频器，所述压缩机与膨胀阀分设于所述热泵机组蒸发器两侧，所述压缩机两侧均设有压力传感器和温度传感器，所述换热流体循环热泵通过所述变频器连接所述控制器。本发明还相应的提供一种热介质温度匹配调节方法。借此，本发明可通过调节热泵，实现工质与换热流体之间形成良好的温度匹配，提高热泵运行效率。

Description

换热流量调节系统及热介质温度匹配调节方法
技术领域
本发明涉及换热处理技术领域，尤其涉及一种换热流量调节系统及热介质温度匹配调节方法。
背景技术
由于对臭氧层的破坏和温室效应的作用，含氢氯氟烃类物质和高GWP工质被逐渐禁止使用，同时由于热泵机组应用领域的不断开拓，新型制冷工质的研究和开发成为迫切任务，其中非共沸混合工质受到广泛关注。由于非共沸混合工质在相变过程存在温度滑移，理论上能够很好地接近Lorenz循环，减少系统的不可逆性，从而有效地提高了热泵的运行效率。但由于非共沸混合工质相变过程中存在组分迁移现象，其温焓间存在非线性关系，在实际应用中工质与换热流体之间的温差并不能形成良好的匹配，影响了系统的性能。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种换热流量调节系统及热介质温度匹配调节方法，其可以过调节热泵，实现工质与换热流体之间形成良好的温度匹配，提高热泵运行效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种换热流量调节系统，包括热泵机组蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、换热流体循环热泵、缓冲水箱、供热循环水泵、流量传感器、控制器及变频器，所述压缩机与膨胀阀分设于所述热泵机组蒸发器两侧，所述压缩机两侧均设有压力传感器和温度传感器，所述换热流体循环热泵通过所述变频器连接所述控制器。
根据本发明的换热流量调节系统，所述换热流体循环热泵通过所述冷凝器、流量传感器连接所述缓冲水箱。
根据本发明的换热流量调节系统，所述膨胀阀连接冷凝器。
本发明还提供一种通过如上系统实现的热介质温度匹配调节方法，所述方法包括：
检测获取压缩机混合工质泡点温度Tr0、混合工质最大温差点温度Tr1、混合工质露点温度Tr2及混合工质压缩机排气温度Tr3，并计算对应的焓值h0、h1、h2及h3；
计算获取上述参数间的数学关系，若Tr1≥Tr0+(Tr2-Tr0)/(h2-h0)*(h1-h0)，则m＝(h2-h0)/(Cp*(Tr2-Tr0))，m、Cp分别为换热流体流量和比热；
若Tr1<Tr0+(Tr2-Tr0)/(h2-h0)*(h1-h0)，对应曲线b，此时面对两种情况：
则当h3-h1≥h1-h0时，m＝(h2-h1)/(Cp*(Tr2-Tr1))；
当h3-h1<h1-h0时，m＝(h1-h0)/(Cp*(Tr1-Tr0))。
本发明适用于换热处理技术领域，提供了一种换热流量调节系统，包括热泵机组蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、换热流体循环热泵、缓冲水箱、供热循环水泵、流量传感器、控制器及变频器，所述压缩机与膨胀阀分设于所述热泵机组蒸发器两侧，所述压缩机两侧均设有压力传感器和温度传感器，所述换热流体循环热泵通过所述变频器连接所述控制器。本发明还相应的提供一种热介质温度匹配调节方法。借此，本发明可通过调节热泵，实现工质与换热流体之间形成良好的温度匹配，提高热泵运行效率。
附图说明
图1是本发明的冷凝器中沿换热量各点的温度分布度变化规律图；
图2是本发明的系统结构示意图；
在图中，1-热泵机组蒸发器；2-压缩机；3-冷凝器；4-膨胀阀；5-换热流体循环热泵；6-缓冲水箱；7-供热循环水泵；8-压力传感器；9-温度传感器；10-流量传感器；11-控制器；12-变频器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明中，根据制冷剂侧和水侧冷凝器中沿换热量各点的温度分布度变化规律。由于非共沸混合工质在相变过程中存在组分迁移现象，其温度变化和焓值变化成非线性关系。根据组分的不同，分为两种情况：一是在温度滑移区间内，实际温度高于线性温度，如图1中曲线a，直线c为线性温度线，此时存在一个最大温差(实际温度与线性温度差)点；另一种情况是在温度滑移区间内，实际温度高于线温度，如图1中曲线b，此时存在一个最大负温差(线性温度与实际温度差)点；
本发明将非共沸混合工质冷凝过程分为三个阶段。一是压缩机出口到露点阶段，二是露点到最大温差阶段，三是最大温差到泡点阶段。对应着几个关键温度点：本发明设置混合工质泡点温度Tr0、混合工质最大温差点(或最大负温差点)温度Tr1、混合工质露点温度Tr2、混合工质压缩机排气温度Tr3，对应的焓值分别为h0、h1、h2及h3，用直线连接各点得到的折线接近混合工质实际温度分布。
换热流体(水)在换热过程其温度与焓值呈线性关系。不同的流量对应着不同的斜率。如图1中x、y、z线段，x线段对应着较小的流量，z线段对应着较大的流量，y线段介于两者之间。在保证最小传热温差的条件下，非共沸混合工质和换热流体(水)温差达到良好的匹配，降低有效能损失，是本发明要达到的目的。
结合图2，本发明的换热流量调节系统，包括热泵机组蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4、换热流体循环热泵5、缓冲水箱6、供热循环水泵7、流量传感器10、控制器11及变频器12，所述压缩机2与膨胀阀4分设于所述热泵机组蒸发器1两侧，所述压缩机2两侧均设有压力传感器8和温度传感器9，所述换热流体循环热泵5通过所述变频器12连接所述控制器11。所述换热流体循环热泵5通过所述冷凝器3、流量传感器10连接所述缓冲水箱6，所述膨胀阀4连接冷凝器3。
本发明还相应提供一种通过如上系统实现的热介质温度匹配调节方法，所述方法包括：
检测获取压缩机混合工质泡点温度Tr0、混合工质最大温差点温度Tr1、混合工质露点温度Tr2及混合工质压缩机排气温度Tr3，并计算对应的焓值h0、h1、h2及h3；
计算获取上述参数间的数学关系，若Tr1≥Tr0+(Tr2-Tr0)/(h2-h0)*(h1-h0)，则m＝(h2-h0)/(Cp*(Tr2-Tr0))，m、Cp分别为换热流体流量和比热；
若Tr1<Tr0+(Tr2-Tr0)/(h2-h0)*(h1-h0)，对应曲线b，此时面对两种情况：
则当h3-h1≥h1-h0时，m＝(h2-h1)/(Cp*(Tr2-Tr1))；
当h3-h1<h1-h0时，m＝(h1-h0)/(Cp*(Tr1-Tr0))。
本发明针对特定热泵机组特定运行工况，包括部分负荷运行工况，根据特定非共沸混合工质相变传热过程计算和实验研究，求得关键点计算方法，包括混合工质泡点温度Tr0、混合工质最大温差点(或最大负温差点)温度Tr1、混合工质露点温度Tr2、混合工质压缩机排气温度Tr3，及相对应的焓值h0、h1、h2、h3，拟合其便工况计算公式。在实际运行过程中采集压缩机进出口压力和温度，以此计算关键点参数。根据前述流量计算方法计算最佳流量，通过变频器调节换热流体循环泵流量，达到最佳运行流量。在流量调节过程中会引起关键点参数的变化，通过几次调整达到稳定运行状态，此时系统在最佳流量状态下运行。
本发明通过对混合工质箱变换热过程的研究，得到变工况运行时温度滑移规律，通过对换热流体流量的调节，实现混合工质与换热流体温度的动态匹配，提高了换热过程的热效率，降低了有效能损失。
综上所述，本发明适用于换热处理技术领域，提供了一种换热流量调节系统，包括热泵机组蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、换热流体循环热泵、缓冲水箱、供热循环水泵、流量传感器、控制器及变频器，所述压缩机与膨胀阀分设于所述热泵机组蒸发器两侧，所述压缩机两侧均设有压力传感器和温度传感器，所述换热流体循环热泵通过所述变频器连接所述控制器。本发明还相应的提供一种热介质温度匹配调节方法。借此，本发明可通过调节热泵，实现工质与换热流体之间形成良好的温度匹配，提高热泵运行效率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种换热流量调节系统，其特征在于，包括热泵机组蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、换热流体循环热泵、缓冲水箱、供热循环水泵、流量传感器、控制器及变频器，所述压缩机与膨胀阀分设于所述热泵机组蒸发器两侧，所述压缩机两侧均设有压力传感器和温度传感器，所述换热流体循环热泵通过所述变频器连接所述控制器。
2.根据权利要求1所述的换热流量调节系统，其特征在于，所述换热流体循环热泵通过所述冷凝器、流量传感器连接所述缓冲水箱。
3.根据权利要求2所述的换热流量调节系统，其特征在于，所述膨胀阀连接冷凝器。
4.一种通过如权利要求1所述的系统实现的热介质温度匹配调节方法，其特征在于，所述方法包括：
检测获取压缩机混合工质泡点温度Tr0、混合工质最大温差点温度Tr1、混合工质露点温度Tr2及混合工质压缩机排气温度Tr3，并计算对应的焓值h0、h1、h2及h3；
计算获取上述参数间的数学关系，若Tr1≥Tr0+(Tr2-Tr0)/(h2-h0)*(h1-h0)，则m＝(h2-h0)/(Cp*(Tr2-Tr0))，m、Cp分别为换热流体流量和比热；
若Tr1<Tr0+(Tr2-Tr0)/(h2-h0)*(h1-h0)，对应曲线b，此时面对两种情况：
则当h3-h1≥h1-h0时，m＝(h2-h1)/(Cp*(Tr2-Tr1))；
当h3-h1<h1-h0时，m＝(h1-h0)/(Cp*(Tr1-Tr0))。
CN202011155204.4A 2020-10-26 2020-10-26 换热流量调节系统及热介质温度匹配调节方法 Active CN112325508B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011155204.4A CN112325508B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 换热流量调节系统及热介质温度匹配调节方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011155204.4A CN112325508B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 换热流量调节系统及热介质温度匹配调节方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112325508A true CN112325508A (zh) 2021-02-05
CN112325508B CN112325508B (zh) 2023-12-29

Family

ID=74311730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011155204.4A Active CN112325508B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 换热流量调节系统及热介质温度匹配调节方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112325508B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108375241A (zh) * 2018-03-23 2018-08-07 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种适用于高绝缘强度要求的精确控温冷却系统

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030167769A1 (en) * 2003-03-31 2003-09-11 Desikan Bharathan Mixed working fluid power system with incremental vapor generation
US20040144106A1 (en) * 2002-07-08 2004-07-29 Douglas Jonathan D. Estimating evaporator airflow in vapor compression cycle cooling equipment
JP2004239539A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Hitachi Home & Life Solutions Inc ヒートポンプ式給湯機
JP2005241206A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒートポンプ給湯装置
CN101414321A (zh) * 2008-11-14 2009-04-22 西安交通大学 化工用蒸发式冷却/凝器设计方法
CN106257159A (zh) * 2016-07-27 2016-12-28 南京理工大学 一种双热源大温差热泵机组及制热方法
CN108491579A (zh) * 2018-02-23 2018-09-04 天津大学 一种多目标循环性能优化筛选混合工质的方法
CN109237782A (zh) * 2018-10-24 2019-01-18 大连民族大学 一种制备恒温热水的热泵供热系统
CN110793240A (zh) * 2019-10-10 2020-02-14 青岛新欧亚能源有限公司 大型化空气源热泵低能耗运行系统及控制方法
CN214009613U (zh) * 2020-10-26 2021-08-20 青岛理工大学 换热流量调节系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040144106A1 (en) * 2002-07-08 2004-07-29 Douglas Jonathan D. Estimating evaporator airflow in vapor compression cycle cooling equipment
JP2004239539A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Hitachi Home & Life Solutions Inc ヒートポンプ式給湯機
US20030167769A1 (en) * 2003-03-31 2003-09-11 Desikan Bharathan Mixed working fluid power system with incremental vapor generation
JP2005241206A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒートポンプ給湯装置
CN101414321A (zh) * 2008-11-14 2009-04-22 西安交通大学 化工用蒸发式冷却/凝器设计方法
CN106257159A (zh) * 2016-07-27 2016-12-28 南京理工大学 一种双热源大温差热泵机组及制热方法
CN108491579A (zh) * 2018-02-23 2018-09-04 天津大学 一种多目标循环性能优化筛选混合工质的方法
CN109237782A (zh) * 2018-10-24 2019-01-18 大连民族大学 一种制备恒温热水的热泵供热系统
CN110793240A (zh) * 2019-10-10 2020-02-14 青岛新欧亚能源有限公司 大型化空气源热泵低能耗运行系统及控制方法
CN214009613U (zh) * 2020-10-26 2021-08-20 青岛理工大学 换热流量调节系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余鹏飞;张小松;文先太;: "R236fa/R32大滑移温度混合工质的优选方法及实验验证", 化工进展, no. 11 *
赵力: "采用R407C的热泵系统工质非完全相变及其对系统参数的影响", 化工学报, no. 05 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108375241A (zh) * 2018-03-23 2018-08-07 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种适用于高绝缘强度要求的精确控温冷却系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112325508B (zh) 2023-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108375175B (zh) 空调系统控制方法及装置
JP3652974B2 (ja) 一次ポンプ方式熱源変流量システム
CN113739296B (zh) 基于模型预测控制的空气源热泵负荷水温控制方法及系统
CN208952510U (zh) 一种改进型恒压供水工业冷却水循环系统
CN112325508A (zh) 换热流量调节系统及热介质温度匹配调节方法
JP2011012773A (ja) ガス供給装置
CN214009613U (zh) 换热流量调节系统
CN114626596A (zh) 考虑多时段设备耦合的数据中心能效优化方法
CN1253685C (zh) 一种水源燃气热泵系统
JPH05222906A (ja) 排熱利用発電プラントの制御装置
Bhatt Energy audit case studies II—air conditioning (cooling) systems
US20200088095A1 (en) Compressed air energy storage power generation device
CN111914389B (zh) 一种基于曲线拟合的冷端系统运行点确定方法
CN209371609U (zh) 一种带溢流回路的恒压供水型工业冷却水循环系统
CN112797602B (zh) 双风机转速控制方法、装置及空调系统
CN116793003B (zh) 一种节能型空冷器冷却系统
CN215723794U (zh) 一种太阳能热泵和地源热泵联合空调系统
CN213208336U (zh) 一种节能型模具冷却水温控装置
CN207493457U (zh) 加装后冷降温结构的压缩空气系统
CN103403457B (zh) 用于热泵装置运行的方法
CN117172155A (zh) 一种先进绝热压缩空气储能系统性能的解析方法
CN115540377A (zh) 一种二氧化碳冷热联供模块机组自优化控制系统
CN117332957A (zh) 一种变量泵节能效果计算方法
CN117529065A (zh) 一种控制方法、装置、冷却系统、变频器及变频机组
CN117329746A (zh) 一种电子膨胀阀的控制方法、控制器及热泵设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant