基于仿真的R417A热泵热水器蓄热水箱优化设计.pdf

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1、FLUIDMACHINERYVo1．38，No．9，2010文章编号：1005—0329(2010)09—0064—05基于仿真的R417A热泵热水器蓄热水箱优化设计王祥，刘颖，王芳，李国云，邬志敏(上海理工大学，上海20093)摘要：采用FLUNT耦合显示求解器，对一个采用R417A工质的热泵热水器蓄热水箱内的速度场、温度场及热流密度分布进行了数值模拟，得出水箱内水温随机组运行时间的变化及各阶段水箱内温度场及速度场的整体分布情况，对产生水温明显分层和涡流等现象的原因进行了分析。结果显示，温度场与速度场相互耦合能促进水温分布的均匀性。通过试验验证了数值模拟结果的正确性，并提出蓄热水箱优化

2、设计的建议。关键词：R417A；热泵热水器；蓄热水箱；工质替代；仿真；优化设计中图分类号：TB657．5文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．09．016OptimumDesignoftheStorageWaterTankofHeatPumpWaterHeaterUsingR417ABasedonEmulationWANGXiang，LIUYing，WANGFang，LIGuo—yun，WUZhi·min(UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai20093，China)Abstra

3、ct：Thedistributionofthevelocitypattern，temperaturefieldandheatflowdensityofastoragewatertankofheatpumpwaterheaterusingR417AweresimulatedwithFLUNT．Thetemperatureehan~ngwiththerunningtimeandthedistributionofve-locitypattern，temperaturefieldforeachstagewere百ven，whilethephenomenaofthethermalstratific

4、ationandvortexWereana-lyzed．Itisshownthatthecouplingoftemperaturefieldwithvelocityfieldcouldpromotetheuniformityofthetemperaturedistribu’tion．Thevalidityofnumericalsimulationwasverifiedbytheexperimentalstudyandthesuggestionofoptimumdesignwasgiven．Keywords：R417A；heatpumpwaterheater；storagewatertan

5、k；refrigerantsubstitution；emulation；optimumdesign1引言者对其蓄热水箱进行了一系列研究。Hiller和Shao3等人模拟和预测动态用水过程，并进行了热泵热水器作为一种新兴的产品，具有高效、全年的能耗及经济性分析等。Minsungkim【4等节能、环保等特点，正在成为国内外热水器行业的对空气源热泵热水系统的热力学性质进行了研主流产品。目前，国内热泵热水器常用的制冷工究，在对压缩机和水箱的处理上采用了集总参数质为R22等HCFCs类物质，随着《蒙特利尔协议模型。HoracioA．Vielrno对圆柱形水箱进行了书》规定日期的临近，R22面临被淘

6、汰。因此，开模拟和实验研究，采用一维和二维不同的模型进展热泵热水器领域的工质替代和部件优化研究具行分析说明。Altuntop及MevlutArslan在圆柱有实际意义，可为提高机组性能和新产品的产业形水箱内放置了12种不同形式的隔板，通过温度化提供理论依据。测量得出了最能充分利用分层现象的几种隔板形为提高热泵热水机组的蓄热效率，国内外学式。陈振豪等将温度测点安置在水箱中段，以减收稿日期：2010—06—28基金项目：上海市重点学科建设资助项目($30503)2010年第38卷第9期流体机械65少水温分层现象所带来的误差影响[’，8]。本文采更好。考虑到现实计算机性能，采用耦合显示求用环保

7、新工质R417A作为制冷剂[9]，用FLUNT解器；对水箱内温度场和速度场及热流密度进行模拟，(2)经过简化，水箱与盘管组合体为轴对称分析模拟结果，探求产生的水温分层及涡流等现图形，因而空间分布选用轴对称；象的原因，通过实验验证模拟结果的正确性，结合(3)水箱在盘管加热到最终状态时，温度一实验和模拟结果对水箱进行优化设计，从而提高直在上升，为了解温度变化情况，因此采用瞬态系统整体性能。过程；(4)温度变化涉及到能量的传递，必须考虑2