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生物质能—太阳能联合制冷的适配性研究

作　者: 周恒涛
导　师: 刘圣勇
学　校: 河南农业大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 生物质能太阳能吸收制冷适配性动态过程
分类号: S216
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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。

全文目录

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
Abstract  95-97
攻读期成果  97

生物质能—太阳能联合制冷的适配性研究

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