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基于太阳能的吸附式制冷机变热源特性及运行策略研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 00:28:04
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基于太阳能的吸附式制冷机变热源特性及运行策略研究【摘要】:硅胶-水吸附式冷水机组由于其环保,节能以及卓越的低温驱动性能,因此在余热及太阳能利用方面有着巨大的发展空间。在以往的研究中

【摘要】: 硅胶-水吸附式冷水机组由于其环保,节能以及卓越的低温驱动性能,因此在余热及太阳能利用方面有着巨大的发展空间。在以往的研究中,人们将注意力主要集中在吸附机组的稳态热源特性,而忽视了吸附机组的变热源特性研究。其实在吸附式冷水机组的实际使用中,由于太阳能及余热的不稳定性和间歇性,热源温度变化是一个不可避免的问题,目前吸附机组对于变工况适应性的不足已经成为了吸附机组推广使用的瓶颈之一;再加上由于对吸附式制冷机的变热源特性及其部件参数变化不够了解,因而缺乏有针对性的变热源运行策略。所以有必要研究吸附式制冷机的变温响应特性。 吸附式制冷机由于其吸附/解吸过程的交变特性,因此其热源的消耗以及冷量的输出都有很大的波动。当系统中有多台制冷机并联运行时,这种波动可能会由于相 互叠加而变得很大,从而影响系统的有效运行。 因此,本文的工作主要集中于以下几个方面: 1)建立吸附式制冷机的动态变化模型用以预测吸附式制冷机在变热源下的性能。在建模过程中采用了三层换热器模型以考虑金属以及驻留水量的热容对于机组的影响;同时考虑了吸附机组内部各换热器沿流体方向温度的不均匀性,因此对于蒸发器,冷凝器以及吸附床等部件,沿着流体方向进行一维建模;还考虑了冷凝器表面的凝结水对于机组性能产生的影响。通过实验验证,在大多数工况下模型的预测值与实验值的误差都在15%以内。 2)构建了吸附式制冷机性能试验台,进行了一系列典型工况下的实验,并结合本文中的动态模型来研究硅胶-水吸附式制冷机在近似线性变化热源下的性能响应特性。总结得到:机组的性能不但受热源温度的影响,还受到热源温度变化速度的影响。当热源平均温度相同时,机组的性能随着热源变温速度的升高而衰减,当热源变温速度从-0.2°Cmin-1变化到0.2°Cmin-1时,吸附机组制冷功率最大可以相差18%,而机组COP最大可以相差30%。 3)建立了由太阳能热驱动的吸附式空调系统,通过一系列实验分析了基于太阳能的热源变化特性及其对吸附机组性能的影响,并提出了不同太阳日照条件下系统的运行策略。通过模型仿真及实验数据的分析,总结出当日总太阳辐照量较大时(20MJm-2),开式系统的性能稍优于闭式系统,但闭式系统的电力COP将高于开式系统35%左右;而当日总太阳辐照量较小时(13.7MJm-2),开式系统比闭式系统更为合适。 4)分析了多台吸附式制冷机并联运行时系统的性能及其波动,并提出了多台吸附式制冷机错相运行策略;通过理论及实验数据的分析证明:选取一个合理的相位差可以提升系统的性能并减小其波动,该相位差称之为最佳相差。最佳相差可以选取为:吸附机组的工作周期除以吸附机组的数量。 【关键词】:吸附 硅胶-水 变热源 组群控制
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB651
【目录】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-14
  • 第一章 绪论14-20
  • 1.1 研究背景及意义14-15
  • 1.2 国内外吸附式制冷研究现状15-19
  • 1.3 本文的主要工作19-20
  • 第二章 硅胶-水吸附式冷水机组动态模型20-38
  • 2.1 概述20
  • 2.2 硅胶-水吸附式冷水机组工作原理20-22
  • 2.3 吸附式制冷机的部件22-25
  • 2.4 部件模型的建立25-36
  • 2.5 本章小结36-38
  • 第三章 吸附式冷水机组变热源性能分析38-54
  • 3.1 概述38
  • 3.2 研究的热源38-40
  • 3.3 实验研究40-43
  • 3.4 实验结果及理论分析43-52
  • 3.5 本章小结52-54
  • 第四章 基于太阳能热源的吸附式冷水机组运行特性及策略研究54-74
  • 4.1 概述54
  • 4.2 基于太阳能的吸附式制冷机变热源研究54-57
  • 4.3 太阳能空调系统的理论建模57-61
  • 4.4 太阳能热驱动的热源变化特点61-65
  • 4.5 基于太阳能的吸附机组运行策略65-72
  • 4.6 本章小结72-74
  • 第五章 吸附式冷水机组多机并联运行策略研究74-92
  • 5.1 概述74
  • 5.2 实验系统74-78
  • 5.3 系统的理论建模78-83
  • 5.4 两台吸附式制冷机并联运行模式实验研究83-85
  • 5.5 最佳相差的理论分析85-89
  • 5.6 吸附机组台数对于稳定性的影响89-90
  • 5.7 本章小结90-92
  • 第六章 总结与展望92-94
  • 参考文献94-98
  • 致 谢98-99
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录99


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