基于蒙特卡罗法的金属网格式回热器性能模拟及优化

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降低供热空调系统的能耗对于建筑节能十分重要。VM循环热泵作为一种小容量热能驱动热泵技术，可充分利用低品位能源，有利于减少环境污染和节约能源消耗。由于回热器对VM循环热泵的性能和效率起着关键性的作用，因此，本文以金属网格式回热器为研究对象，采用理论计算和数值模拟相结合的方法，研究回热器的传热特性。
　　根据VM循环热泵的工作原理和计算参数，选择层叠金属网格式作为回热器的型式，并进行了初步设计。确定了回热器的长度和直径，采用300目不锈钢为填充材料，以金属网格式回热器为例，计算其回热器效率及各项损失，得到回热器效率为0.949。这说明可以采用层叠金属网格式回热器，但其效率还有可提升的空间。
　　为提高效率，从微观分子学的角度，运用蒙特卡罗方法，根据已有文献的参数进行模拟，分析回热器内的传热过程。对模拟结果与文献的实验结果进行对比分析，得到二者的平均误差大约为1.16％，并进行回热器在循环周期内的温度场分布和回热器效率变化分析。当VM循环热泵的冷、热回热器的工作温度分别在260K～320K和350K～800K之间时，温度是沿轴向线性分布的；在255K～260K和330K～350K时，温度呈非线性变化；当冷、热回热器的工作温度在250K～255K和320K～330K之间时，回热器内温度几乎不变。对应的回热器效率在不同时刻也是发生变化的，但变化幅度较小，因此可选择合适的结构参数，来提高回热器效率。
　　回热器的孔隙率和长径比是层叠金属网格式回热器的重要结构参数。从热源温度、系统压力、转速、容积比和工质等五个方面研究了回热器的孔隙率、长径比和网格形状的变化。结果表明，在本文计算工况下，孔隙率的最佳取值范围为0.58-0.6；长径比的最佳取值范围为4-7。对应的VM循环热泵系统的运行工况为热源温度为770-790K，系统压力为9.0-9.4MPa，容积比为9.2-9.6，转速为670-690rpm。此时计算的回热器效率为0.985，比初步设计值高3.79%。

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作者
刘静雯;
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作者单位

华北电力大学;

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授予单位华北电力大学;
学科制冷及低温工程
授予学位硕士
导师姓名谢英柏;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类空气调节系统;
关键词
建筑工程; 空调系统; 金属网格式回热器; 传热特性; 蒙特卡罗法;

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