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基于可再生能源的冷热电三联供热力循环特性研究

作　者: 张震
导　师: 舒水明
学　校: 华中科技大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 热力循环特性冷热电三联供可再生能源流程模拟变工况
分类号: TM611
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目前世界上得到广泛应用的冷热电三联供系统多使用燃料、燃气、煤等化石能源作为驱动,系统的总能利用率一般能达到80%以上;但是因为化石能源日益减少以及使用之后产生的一系列能源环境问题使得这种系统显得美中不足,可再生能源的再生性能以及环境效益特性正好可以解决这个问题,把可再生能源作为联供系统的主要驱动能源,则系统可以在保持相对较高的效率的同时达到能源完美利用的效果,即实现能源的循环利用以及“零排放”。为此专门建立一种以太阳能低温地热能为主要驱动能源的三联供系统,以便展开分析研究。在探讨了各种联供系统形式的基础上,对系统各功能模块进行适当的分析选择,最终确定了以氯乙烷工质朗肯循环发电,以氨吸收式冷水机组制冷,以太阳能、地热能氨水吸收压缩式热泵供热的三联供流程。在此基础上根据质量守恒方程、能量守恒方程以及设备约束性方程对流程中性质相同的设备建立统一的数学模型,并提出了一套针对此系统的热力学评价指标模型,从而形成整个系统流程的数学模型。检验系统流程优劣的最准确方法是实际运行,但是这种方式代价太大,用Hysys软件对系统流程进行模拟分析是一个相对较好的选择。在软件环境中,在太阳能集热温度为74℃~120℃,地热水温度为90℃,冷源温度平均为20℃的条件下,系统输出电量150MW、冷量23.6MW(-3℃)、热量2000MW(62℃)。以此工况为基础,对系统进行计算分析,得出了各种评价指标。特别分析了小容量能量联供系统的五种运行工况,对各种热力学参数在一天当中的波动情况进行了对比计算,研究表明:在设定条件下,系统的各种热力学指标随太阳能的波动而变化,系统热能并没有最大限度转换为电能和冷能,这需要对太阳能热泵的性能做进一步探讨。基于此分析得出的λe、λc、λh这三个参数的相对大小反应了输出电、冷、热的分配权重,这对于研究系统的变负荷特性有重要指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 冷热电三联供的研究现况及发展趋势  10-15
  1.3 研究内容  15-17
2 基于可再生能源的三联供系统流程  17-30
  2.1 引言  17
  2.2 热、冷源  17-19
  2.3 系统形式及工质  19-28
  2.4 系统流程模型  28-29
  2.5 小结  29-30
3 系统流程的数学模型与模拟仿真  30-45
  3.1 系统模块化  30-31
  3.2 系统的数学模型  31-38
  3.3 系统流程的模拟仿真  38-44
  3.4 小结  44-45
4 性能指标模型及数值分析  45-52
  4.1 性能指标模型  45-49
  4.2 数值分析  49-51
  4.3 小结  51-52
5 变工况特性及分析  52-64
  5.1 系统工况描述  52-55
  5.2 变工况数值分析  55-59
  5.3 运行模拟  59-63
  5.4 小结  63-64
6 总结与展望  64-66
  6.1 总结  64-65
  6.2 展望  65-66
致谢  66-68
参考文献  68-72
附录作者在攻读硕士学位期间发表的论文  72

基于可再生能源的冷热电三联供热力循环特性研究

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