内燃设施的热泵体系测算与效能剖析

2数学模型的建立

2. 1发动机模型

2. 2压缩机模型

压缩机稳态仿真模型：m r = v i V g n c / （60v 1）（ 5）N e = m r（ h 2 a - h 1）/ e（ 6）h 2 = m（ h 2 a - h 1）/ e（ 7）其中， m r为制冷剂流量， kg/ s；v为输气系数； i为气缸数，个； V g为气缸容积， m 3； n c为压缩机转速， r/ min； v 1为压缩机进口工质比容， m 3 / kg； N e为压缩机轴功率， kW； h 2a为理想等熵压缩出口工质焓， kJ/ kg； h 1为进口工质焓， kJ/ kg；e为轴效率；m为机械效率。

2. 3换热器数学模型

冷凝器与蒸发器均为板式换热器；冷凝器中制冷剂压力不变；只考虑沿板片法线方向的导热；采用均相模型即制冷剂液相与气相以相同的速度移动。制冷剂侧主要的方程包括质量、能量和动量守恒方程。

2. 4电子膨胀阀模型

电子膨胀阀的流量公式为：m v = C v A v 1 2（ 13）其中， C v为流量系数； A v为阀流通面积， m 2；v， i为制冷剂密度， kg/ m 3； p v， I为电子膨胀阀进口压力， Pa； p v， O为出口压力， Pa.

3仿真结果及分析

当负荷变大时，可以通过提高发动机转速带动提高压缩机转速的方法来满足负荷要求；反之当负荷变小时，也可以通过降低发动机转速的方法来满足负荷要求。随着压缩机转速的升高，系统的制热性能系数COP在很大范围内变化不大，有利于系统的变负荷调节。热泵系统蒸发温度为15，冷凝温度为44。随着压缩机转速的升高，热泵的制热量随之增大，而系统的制热性能系数（ COP）和制冷性能系数（ EER ）略有降低。模拟计算结果与试验结果吻合较好，偏差小于10%.

4结语

内燃机驱动的空调系统是一项高效节能技术。随着转速的降低，发动机效率增大；而系统的供热性能系数COP和制冷性能系数EER虽有下降，但下降不多，且在很大范围内保持不变。燃气热泵系统具有良好的热泵系统特性和整体性能特性，并具有较好的部分负荷特性。利用内燃机驱动的空调系统的稳态仿真模型研究了不同转速下的热泵系统特性和整体性能特性。理论模拟结果与测得的试验结果相比，绝大多数误差在10%以内，表明所建模型合理可靠。