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文檔簡介
1、太陽能、地?zé)崮芤约肮I(yè)余熱等低溫?zé)嵩?<200℃)具有儲量大、種類多、品質(zhì)低等特點,很難被傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化設(shè)備集中高效利用。在能量轉(zhuǎn)化過程中,大量低品位熱能被直接排放,造成了能源的巨大浪費。近年來,伴隨著社會經(jīng)濟發(fā)展與能源供給矛盾的日益顯現(xiàn),低溫?zé)嵩匆鹆藝鴥?nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。
低品位熱能利用是節(jié)能領(lǐng)域研究中的熱點問題。近期,國內(nèi)外諸多學(xué)者針對低溫?zé)嵩?<200℃),相繼提出一些發(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)。這些循環(huán)可以將低品位熱能轉(zhuǎn)化
2、為電量和冷量輸出,為低溫?zé)嵩吹挠行Ю瞄_辟了新的途徑。根據(jù)工作原理不同,目前這些發(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)可以分為如下兩類:(1)吸收式發(fā)電制冷復(fù)合循環(huán);(2)噴射式發(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)。這兩類循環(huán)在發(fā)電制冷過程中各具特點。本文以低溫?zé)嵩礋崂脼楸尘?,針對噴射式發(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)進行了深入的理論和實驗研究。主要的研究內(nèi)容包括:
(1)以低品位熱能利用為背景,提出一種低溫?zé)嵩磭娚涫桨l(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)。該循環(huán)采用安全環(huán)保的有機物工質(zhì),將朗肯循環(huán)
3、與噴射式制冷循環(huán)相結(jié)合,可以將低品位熱能轉(zhuǎn)化為電量和冷量輸出。從熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律角度,對循環(huán)的熱力過程進行理論分析,得到該復(fù)合循環(huán)在能量轉(zhuǎn)化過程中的工作特點。在此基礎(chǔ)上,對低溫?zé)嵩窗l(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)效率評價體系進行討論。
(2)以渦旋式膨脹機和噴射器為核心部件,建立噴射式發(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)熱力學(xué)模型。著重對渦旋式膨脹機和“定壓混合”噴射器的建模過程進行了分析討論。利用Matlab和Refprop軟件編寫系統(tǒng)仿真程
4、序,并建立系統(tǒng)仿真方法。
(3)運用仿真程序?qū)娚涫桨l(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)的工作性能進行分析計算。分析了循環(huán)各主要設(shè)計參數(shù),關(guān)鍵部件設(shè)計參數(shù),熱源條件對循環(huán)工作性能的影響。結(jié)果表明,噴射式發(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)可以有效的將低品位熱能轉(zhuǎn)化為電量和冷量,且與吸收式發(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)相比具有制冷量較大的特點。
(4)運用仿真程序?qū)娚涫桨l(fā)電制冷復(fù)合循環(huán)工質(zhì)選擇問題進行討論分析。以太陽能熱利用為背景,從循環(huán)效率、工作壓力范圍、對關(guān)
5、鍵部件影響、環(huán)保特性等方面對20種工質(zhì)的工作性能進行了分析比較。指出了R123,R600a,R245fa等一些臨界溫度相對較高的有機物工質(zhì)比較適于在該復(fù)合循環(huán)中使用。
(5)首次建立kW級低溫?zé)嵩磭娚涫桨l(fā)電制冷實驗裝置,初步驗證了該復(fù)合循環(huán)運行原理的可行性。應(yīng)用一維“定壓混合”噴射器設(shè)計理論設(shè)計加工噴射器。以R600a為工質(zhì),對實驗裝置單獨發(fā)電、單獨制冷、同時發(fā)電制冷三種模式下的工作性能進行了實驗研究,為低品位熱能利用積累
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