生物质能—太阳能联合制冷的适配性研究

【摘要】：本研究项目是河南省教育厅自然科学研究指导计划项目(编号:2009B480001) 全球能源供应紧张,2006年底世界石油、煤炭的储采比分别为41.0、147.0。中国基本能源消费居世界第二位,煤多油(气)少,石油供应对外依存度较高,能源安全问题日益严重。温室效应将会最为严重的环球生态灾难,节能减排成为应对气候变化的重要技术措施。对可再生能源、清洁能源和新型能源的开发是世界今后能源利用的总趋势,再生能源、清洁能源、新能源综合利用技术研究是今后能源科学基础研究和工程应用主要任务。 主要研究工作: (1)分析研究了小型溴化锂吸收制冷机的效率问题,并从热工计算和实际设计两个方面提出了改进意见,并把优化设计思路在加工制冷机的过程实现。对小型制冷机组进行初步实测,效率为0.6,性能满足实验需要 (2)对太阳能集热器进行选择计算,并对集热器工作效率进行动态和静态了测试,效率接近60%,满足试验要求。 (3)在总结数理建模和仿真技术的基础上,对原有复杂系统构成的溴化锂联合吸收制冷系统简化为三个子系统,在不影响目标函数分析的条件下,舍去建筑空调系统,重点研究制冷系统和热源系统匹配关系,大大简化系统分析复杂程度。 (4)针对系统动态过程特性,建立了锅炉系统、制冷系统、集热器简化的基于MATLAB-Simulink动态系统仿真平台的模型,对锅炉模型进行优化修正,提高了仿真计算效率。建立联合工况系统的耦合关联动态仿真系统模型,减少试验工作量。 (5)建立适用对制冷系统经济技术分析的数学模型,进行初步分析。 主要结论 (1)通过对双热源不同连接方式的分析和仿真测试,发现入口温度的变化对太阳能集热器和吸收制冷机效率影响明显。入口温度高升高,太阳能集热器和制冷机组效率降低。串联方式运行的双热源系统,制冷机组出水首先连接太阳能集热器,再连接生物质锅炉是最优方案。 (2)并联工况的分流比例K值增加,有利于提高锅炉效率。分流比例K值减小,有利于提高集热器效率。分析认为K值保持在0.5-0.6比较合适。 (3)串联模式运行下的锅炉的换热效率较高,并联模式下太阳能集热器具有较高的效率。 (4)系统循环水流量增加,各部分传热强化,有利于提高制冷系统效率。 (5)对制冷机、热源、空调用户组成的整体系统存在最大热经济性数值及相应的制冷系数。制冷机必须牺牲一部分制冷系数,才能取得一定的热经济性。 【关键词】：生物质能 太阳能 吸收制冷 适配性 动态过程
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S214.4;S216
【目录】：

• 致谢4-8
• 摘要8-10
• 第1章 概述10-26
• 1.1 能源与社会发展10-12
• 1.1.1 能源的分类10
• 1.1.2 能源的利用10-12
• 1.2 能量转换规律12-13
• 1.3 能源与经济和环境13-14
• 1.4 制冷14-16
• 1.4.1 制冷的应用14
• 1.4.2 制冷的发展14-15
• 1.4.3 制冷的能耗15-16
• 1.5 吸收制冷的应用与发展16-20
• 1.5.1 吸收制冷国内外研究现状16-19
• 1.5.2 吸收制冷的特点19-20
• 1.6 生物质能研究利用现状20-22
• 1.6.1 国外生物质能研究利用现状20-21
• 1.6.2 我国生物质能研究利用现状21-22
• 1.6.3 我国生物质能利用存在的问题22
• 1.7 太阳能研究利用现状22-24
• 1.7.1 太阳能利用的历史23-24
• 1.7.2 太阳能研究的重点方向24
• 1.8 课题研究的意义24-25
• 1.9 本章小结25-26
• 第2章 实验方案和实验设备26-56
• 2.1 研究目的26
• 2.2 实验内容26-31
• 2.2.1 实验方法26-27
• 2.2.2 试验的条件27-29
• 2.2.2.1 实验时间28
• 2.2.2.2 太阳能集热器主要参数28
• 2.2.2.3 生物质锅炉主要参数28
• 2.2.2.4 吸收制冷机主要参数28-29
• 2.2.3 试验工况分析29-31
• 2.3 溴化锂吸收制冷系统31-41
• 2.3.1 制冷工质对的确定32-33
• 2.3.2 吸收制冷的热力分析计算33-36
• 2.3.3 优化设计36-41
• 2.4 生物质成型燃料锅炉41-42
• 2.4.1 生物质成型技术发展基本情况41
• 2.4.2 生物质锅炉情况41-42
• 2.5 太阳能光热利用42-46
• 2.5.1 太阳辐射基本参数43-45
• 2.5.2 平板太阳集热器的选择45-46
• 2.6 设备测试46-55
• 2.6.1 制冷机组热工测试46-50
• 2.6.2 生物质锅炉热工测试50-53
• 2.6.3 平板型集热器热工测试53-55
• 2.6.3.1 测试方法分析54
• 2.6.3.2 测试和数据分析54-55
• 2.7 本章小结55-56
• 第3章 联合制冷系统仿真模型的建立56-69
• 3.1 联合制冷系统的分析56-58
• 3.1.1 现有系统模型的分析56
• 3.1.2 现有仿真模型的发展56-57
• 3.1.3 MATLAB 仿真的应用57-58
• 3.2 联合制冷系统的建模简化58-59
• 3.3 制冷系统的简化与建模59-60
• 3.4 锅炉系统的简化与建模60-65
• 3.4.1 锅炉模型60-62
• 3.4.1 锅炉模型的优化62-64
• 3.4.2 锅炉模型的证明64-65
• 3.5 集热器系统简化与建模65
• 3.6 热源-制冷系统动态仿真模型的建立65-67
• 3.6.1 串联工况模式（1#）65-66
• 3.6.2 串联工况模式（2#）66-67
• 3.6.3 并联工况模式（3#）67
• 3.7 本章小结67-69
• 第4章 联合工况下适配性分析与评价69-80
• 4.1 效率计算69-70
• 4.2 1#-2#工况的动态仿真分析70-73
• 4.3 3#工况的动态仿真分析73-75
• 4.4 串联并联运行方式的比较75-78
• 4.5 循环水量对系统影响的分析78-79
• 4.6 小结79-80
• 第5章 制冷系统经济适配性的分析比较80-86
• 5.1 制冷-热源系统的经济分析比较80-82
• 5.2 制冷系统的模拟仿真分析82-83
• 5.3 热源系统的分析比较83-84
• 5.4 热源系统的测试84-85
• 5.5 小结85-86
• 第6章 研究总结86-89
• 6.1 结论86-88
• 6.2 创新点88
• 6.3 后续工作88-89
• 参考文献89-95
• Abstract95-97
• 攻读期成果97

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