低温热源驱动的小型太阳能溴化锂空调设计

【摘要】：随着人们对建筑热环境的要求越来越高，建筑耗能与环境污染所带来的问题引起了人们的广泛关注。太阳能吸收式空调利用太阳光辐射能量驱动制冷，使用时无污染、能耗低，且具有良好的季节匹配性，是一种发展前景广阔的制冷方式。本文在实验室前期对强化换热结构以及超声强化传质的研究基础上，提出了一种低温热源驱动的小型太阳能吸收式制冷空调。本文重点研究了利用超声强化传质和强化换热结构的，小型化溴化锂机组内部传热结构设计，包括机组热平衡计算、传热面积、传热系数和结构尺寸的计算；利用TRNSYS太阳能瞬态模拟软件建立了机组仿真模型，分析了各主要部件对机组性能的影响；开发了机组控制系统的硬件部分，并对机组控制系统进行了初步的优化设计。具体的研究内容和结论如下： （1）以华南理工大学19号楼配楼101房间为负载研究对象，利用课题组开发的太阳能溴化锂吸收式制冷机组设计计算软件，确定了机组的各状态参数，并对机组进行了热平衡验算；根据机组各状态点参数，对机组各传热设备负荷进行了计算，根据计算结果设计了机组内部各传热设备的结构；针对机组内部各传热设备不同的工作环境和特点，为不同的传热管设计了不同的强化传热/传质表面结构；最后设计了机组的冷却塔和太阳能集热、蓄热系统。 （2）利用太阳能瞬态模拟软件TRNSYS对太阳能空调系统进行了分析。研究了太阳能集热器，蓄热水箱，吸收式制冷机组等主要部件对系统太阳能分数，供热系统的平均效率以及整个太阳能空调性能的影响。根据广州地区典型气象年资料，分析了夏季7月份太阳能空调系统的性能表现。 （3）根据机组运行时负荷以及制冷机的工作参数不断变化的特点，设计了机组的自动控制系统。根据机组控制系统的需求设计了控制器，包含模拟量采集、数据输入/输出、串口通讯，数码管显示等各个硬件模块；根据太阳能吸收式制冷机组的特点，初步设计和优化了机组自动控制系统程序。 【关键词】：太阳能 吸收式制冷 瞬态模拟 TRNSYS
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU831.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 引言11-12
• 1.2 太阳能溴化锂吸收式制冷机简介12-15
• 1.2.1 吸收式制冷机工作原理13-14
• 1.2.2 历史与发展现状14-15
• 1.3 太阳能溴化锂吸收式制冷机研究现状15-21
• 1.3.1 溴化锂吸收式制冷循环的研究15-18
• 1.3.2 机组部件传热传质过程研究18-20
• 1.3.3 太阳能供热系统的研究及经济性分析20-21
• 1.4 课题来源、研究目标及研究内容21-23
• 1.4.1 课题来源21
• 1.4.2 研究目标21-22
• 1.4.3 研究内容22-23
• 1.5 本章小结23-24
• 第二章 低温热源驱动小型吸收式制冷机组结构设计24-46
• 2.1 溴化锂机组热力计算25-29
• 2.1.1 热平衡计算25-27
• 2.1.2 性能指标27-29
• 2.2 机组主要部件传热与结构设计29-42
• 2.2.1 吸收器设计29-33
• 2.2.2 蒸发器设计33-35
• 2.2.3 发生器及冷凝器设计35-38
• 2.2.4 冷却塔设计38-40
• 2.2.5 其他附件40-42
• 2.3 太阳能集热、蓄热系统设计42-45
• 2.3.1 太阳能集热、蓄热系统构成42-44
• 2.3.2 太阳能集热、蓄热循环系统44-45
• 2.4 本章小结45-46
• 第三章 基于 TRNSYS 的机组系统仿真46-63
• 3.1 TRNSYS 软件简介46
• 3.2 部件模型46-54
• 3.2.1 TRNSYS 系统建模47-48
• 3.2.2 热管式真空管太阳能集热器模型48-50
• 3.2.3 溴化锂机组模型50-52
• 3.2.4 蓄热/蓄冷水箱模型52-53
• 3.2.5 其他组件模型53-54
• 3.3 气象文件与负载分析54-57
• 3.3.1 广州气象资料54-56
• 3.3.2 负载分析56-57
• 3.4 模拟结果分析57-62
• 3.4.1 集热器对系统性能的影响58-59
• 3.4.2 蓄热水箱对系统性能影响59-60
• 3.4.3 吸收式制冷机组对系统性能影响60-62
• 3.5 本章小结62-63
• 第四章 机组自动控制系统硬件设计63-76
• 4.1 硬件设计目标63-64
• 4.2 机组控制器设计64-73
• 4.2.1 CPU 外围电路设计65-67
• 4.2.2 温度采集模块67-68
• 4.2.3 模拟量采集电路68-69
• 4.2.4 控制器 I/O 输入输出模块69-70
• 4.2.5 其他模块70-73
• 4.3 机组电控系统73-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 机组自动控制系统程序设计76-86
• 5.1 控制系统程序设计思路76-77
• 5.2 机组运行主系统77-79
• 5.2.1 程序启动流程图77-78
• 5.2.2 程序停止流程图78-79
• 5.3 安全保护子系统79-83
• 5.3.1 安全元件及设定范围79-81
• 5.3.2 安全保护系统工作流程81-83
• 5.4 机组运行调节子系统83-85
• 5.4.1 机组制冷量调节方法83-84
• 5.4.2 机组制冷量调节程序流程84-85
• 5.5 本章小结85-86
• 结论86-88
• 参考文献88-92
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果92-94
• 致谢94-95
• 附件95

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