热管热泵低温热能回收应用研究新11 - 图文(8)

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N?A1 (3-26) Ahpn (3-27) B8、求热管换热器纵深方向管排数m（沿气流方向）及沿气流方向长度L m? L?SL?cos??m (3-28) 9、校核计算 NTU= F0?A?K (3-29) qm?CNTU (3-30)

1?NTU10、流体通过热管换热器的压力降 冷热流体的摩擦系数：

G?dS2Sfh?37.86(maxo)?0.316?(t)?0.927?(t)0.515 (3-31)

?hdoSt2Gmax?5gc=9.8 ?P=fh? (3-32)

gc??h3.5 本章小结

本章详细分析了热管热泵低温热能回收机组的工作原理及其空调机组的空气处理过程，并介绍了空调系统新风量的计算和热管热泵低温热能回收机组的具体设计计算方法和过程，并依据上述原则选取实验用的热管与热泵，为后续的实验做好了基础和准备。科学地研发出了热管热泵低温热能回收机组。

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第4章 热管热泵低温热能回收机组实验台的搭建

4.1 实验研究方案及计划

4.1.1 实验研究方案

本文主要研究热管热泵低温热能回收系统的可行性，计划用实验分析的方法深入研究此系统在寒冷季节实测不同温度下的运行特性，充分利用现有实验室条件，在原有实验设备基础上进行改建，建立一套完整的热管热泵低温热能回收机组的新型空调系统。通过实验研究进而推导总结出能指导实际应用的理论。本实验充分利用建筑的排风余热，进一步提高热泵机组换热器新风入口的温度，从而有效增加热泵机组在寒冷地区冬季采暖运行时间，解决了热泵机组在寒冷地区冬季运行结霜的问题，同时也有效地利用了空调排风的余热，达到了节能减排的目的。并能为冬季空调系统提供一定量的新风，从而解决了寒冷地区冬季空调房间空气品质的问题。实验过程中重点观察热管热泵低温热能回收系统的实际运行状况，校验该装置运行的可靠性；并对实验数据进行整理、分析，得出各个工作过程中的能效计算结果，分析该装置节能特性及优缺点，作为不断改进此装置的基础，达到系统优化的目的。

4.1.2实验计划

（1）实验数据的测定

为了研究热管热泵低温热能回收机组在运行过程中实际情况及特点，需要对新风温度、热管冷凝段出口温度、热泵冷凝器出口温度、室内排风温度、热泵蒸发段出口温度、热管蒸发段出口温度（即排风温度）和机组实际耗电量等进行测定。

（2）实验数据的处理与分析 完成以上数据的测定后，要对实验数据进行处理与分析。对实验数据的处理是选择一些比较准确的实验数据，确保实验数据的真实可靠。并保证实验数据是在不同工况下测得和实验数据的连续性。实验数据的分析是根据测得的数据，通过相关的计算分析热管热泵低温热能回收机组的实际能效。并将理论分析的结果与实验结果进行对比，分析差别产生的原因，并将此作为

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实验台改进的依据。同时将实验数据及分析结果，作为热管热泵低温热能回收系统相关研究方向的基础。

4.2 实验环境室的设计

本实验环境室选在吉林建筑工程学院建筑环境与设备实验室一楼，室内面积大约为4m36m=24m2,层高大约3.3m。为了保证实验室温度与空调房间温度相符，更能模拟寒冷地区冬季空调房间，在室内采取电加热方式提高室内温度，在实验开始之前先用电加热器把室内温度提升到接近空调房间温度，之后再进行本实验。在实验过程中根据实验测得的室内温度调节电加热器功率。实验室内主要设备有空调室外机、空调室内机、静压箱、热管换热器、数据采集仪、计算机等。实验环境及实验台见图4-1所示。

图4-1热管热泵低温热回收新风机组环境室及实验台

Figure 4-1 Heat pipe heat pump low temperature heat recovery new atmosphere unit

environment room and laboratory bench

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4.3 实验台的设备

4.3.1 实验台主要设备

4.3.1.1 热泵

本实验台采用的热泵是由松下空调SA708KW改装而来，具体参数如下： 适用电压范围/额定电压：160V—253V/ AC220V； 额定频率：50HZ；

额定输入功率 制热/制冷：2350W /2100W； 输入功率 制热/制冷： 600W/ 680W； 最大输入功率（整机）：870W； 输入电流 制热/制冷：3.20A/ 3.65A； 最大电流（整机）：4.20A； 风量：558m3/h；

制冷剂用量：R22/0.53kg；

净重 室内机/室外机：7.5kg/23kg；

外形尺寸：室外机：530mm3650mm3230mm；

室内机：250mm3770mm3205mm；

噪音 制热 室外机/室内机：48 dB(A) /38dB(A)； 噪音 制冷 室外机/室内机：47dB(A) /37dB(A)。

在本实验中对室外机作了相应的调整，将室外机放在室内静压箱内，以保证充足的室内空气进入到热泵机组的蒸发器，进而从排风通道排出。新风系统与排风系统与空调器的组合并不改变原来空调器的外壳，新风经热管后直接进入到热泵机组的冷凝器，空气流动的动力为室内机的离心风机，排风利用室外机的轴流风机排风。 4.3.1.2热管

由于本实验为低温热回收，所以选择热管为低温热管，低温热管的热回收温度为-20～+40℃。此温度区域内热管的工作介质有氟利昂、氨、酒精、丙酮和某些有机化合物。但最广泛使用的工质为氨，因为氨具有良好的热物理性能。所以本实验选择的介质为氨。又因为氨与铝相容，所以选铝为热管材料。根据前面热管设计方法，经过计算本实验选用的热管参数如表4-1。 4.3.1.3静压箱

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静压箱是送风系统稳定气流、减少气流振动、增加静压和减少动压的一种必要的配件，它可使送风效果更加理想。静压箱可用来减少噪声，又可获得均匀的静压出风，减少动压损失。如在通风系统中很好的应用静压箱，可以提高通风系统的综合性能。

根据静压箱的设计原则，设计计算出本实验所需静压箱尺寸为长1.5m，宽1m，高1m。

表4-1 热管各项参数

Table 4-1 Heat pipe each parameter

热管外径(mm) 蒸发段长度(mm) 冷凝段长度(mm) 整体翅片结构 (mm) 蒸发段翅片厚度 (mm) 冷凝段翅片厚度 (mm) 总换热系数 W/m.K 总换热面积m 总换热量W 2212 150 150 1503100 0.5 0.5 35.4 1.89 357.93 蒸发段翅片间距(mm) 冷凝段翅片间距 (mm) 纵向管间距 (mm) 横向管间距(mm) 管子排列方式 管排数 热管总数 平均对数温差 K 1.5 1.5 20 40 4/3: 错排 4 17 5 4.3.2测量设备

4.3.2.1热电偶

本实验全部采用铜—康铜热电偶来测温，分度号为T，量程为-200～+400℃，准确度达±0.1℃。

本实验采用的是延伸型补偿导线方法，延伸型补偿导线的材质与所配用热电偶的热电极化学成分相同。这种补偿导线因为采用与热电偶相同的材料，可以在很宽的温度范围内保持高精度，误差曲线符合线性，如果选择适宜的绝缘材料，则具有可扩大适用温度范围、克服无补偿接点干扰等优点。但价格高。当补偿导线的材质与所配用热电偶的热电极化学成份不同时，只能在一定的温度范围内和热电偶的热电性能一致。

热电偶冷端温度的处理：测温时，用一保温瓶，将其中放入洁净的碎冰和水的混合物，把冷端引至冰点槽内，始终维持冷端温度为0℃。 4.3.2.2WJK-E微机多路数据采集仪

WJK-E 微机多路数据采集仪是采用单片微机为核心的智能化仪表。属节

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