慧聰暖通空調製冷網 1、引言 天然氣發動機驅動的 熱泵 機組(GasEngine-DrivenHeatPump，以下簡稱燃氣機熱泵)已經在日本、美國和歐洲等國家得到了廣泛的應用，然而在我國，這類熱泵尚未開始推廣應用。隨著西氣東輸工程的順利進行，以及電力峰谷差日益嚴重，以天然氣作為製冷空調設備能源的燃氣機熱泵的應用開始受到重視。由於燃氣機熱泵冬季供暖時引入了天然氣發動機的缸套和廢氣的餘熱，因此，在供暖模式下燃氣機熱泵與普通的電驅動熱泵有較大的區別。本文對一台天然氣發動機的餘熱產生規律進行了實驗研究，並運用能量守恆的原理建立了燃氣機熱泵系統的穩態計算的模型。通過計算，分析了燃氣機熱泵冬季供暖過程的特點及運行能耗。 2、燃氣機熱泵供暖過程的計算模型 本文所討論的燃氣機熱泵原理和系統循環過程如圖1所示，該燃氣機熱泵屬空氣-水熱泵機組，可進行供暖和製冷循環。進行供暖循環時，三通閥1和2均切換到餘熱回收的位置，熱水吸收板式換熱器熱量後繼續吸收發動機餘熱，然後將熱量輸送到熱用戶。由於燃氣機的餘熱對熱泵的供熱影響較大，因此本文主要討論燃氣機熱泵的供暖循環。 2.1發動機餘熱計算模型 由於發動機工作過程比較複雜，很難用純粹的數學關係推導出發動機的餘熱計算模型。一些文獻提供了發動機餘熱的計算公式，但這些計算公式的通用性較差，僅適合於某一型式的發動機。本文採用實驗的辦法得到實際應用的燃氣機熱泵系統模型中所需的發動機餘熱數據。通過測出有關物理量，可以間接地計算出發動機的餘熱量。 穩態工況下，發動機的工作狀態同發動機的轉速和轉矩有關。當發動機的轉速和轉矩一定時，發動機的工作狀態便確定。實驗時，將發動機穩定在某一工作狀態，然後測出發動機冷卻水流量，冷卻水進出口溫度，廢氣排氣溫度，天然氣流量，過量空氣係數等數據。根據這些數據可以計算得到發動機的餘熱數據。 從實驗結果可知，發動機的缸體的餘熱量、廢氣流量和排氣溫度隨著轉速和扭矩的增加而增加。由於發動機冷卻水循環泵由發動機帶動，因此冷卻水的流量僅同轉速有關。對上述結果通過曲面插值和線性擬合的辦法可以得到其它非測試狀態點下的物理量，從而得到發動機餘熱計算所需的數據。 2.2熱泵系統計算模型 熱泵系統的熱力模型主要考慮 壓縮機 、蒸發器、 冷凝器 三大部件的能量平衡關係，節流過程認為是絕熱過程。若忽略系統的熱損失，那麼壓縮機的排熱量、冷凝器的換熱量和熱水的吸熱量應該相等，同樣壓縮機的產冷量、蒸發器的換熱量和室外空氣的放熱量也應該相等。 對壓縮機來說，可以通過製造廠家提供的樣本數據擬合得到壓縮機的產冷量和排熱量同冷凝溫度，蒸發溫度及壓縮機轉速之間的關係。2.3模型的求解 在燃氣機熱泵的結構參數確定，風機風量和水泵流量已知的情況下，聯立上述所有方程便可以對模型進行求解。
