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利用电厂余热的水源热泵在严寒地区供热的研究

作　者: 李杨
导　师: 冉春雨
学　校: 吉林建筑工程学院
专　业: 建筑技术科学
关键词: 严寒地区电厂冷却水余热利用水源热泵实验研究供热系数
分类号: TU833
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

能源生产和能源消费所引起的能源和环境问题已成为严重制约我国可持续发展的重要问题之一,如何能充分利用工业生产过程中所排放的低温余热将成为我国经济更好、更快发展的途径之一。电厂冷却水不仅携带大量低温余热,而且水质相对洁净、流量稳定、温度较高,源源不断,回收与利用时不污染环境并且使用的设备也相对简单,是一种具有较好发展前景的清洁型能源。本文针对长春热电一厂发电过程中,冷却水释放大量低温余热的实际情况,搭建了实验台对电厂冷却水余热回收与利用系统进行了理论分析与实验研究。理论方面,阐述了如何模拟电厂冷却水水温,电厂冷却水余热回收与利用实验系统的组成及换热原理,提出了对建筑物冬季供暖,常年提供热水的方案,给出了系统制热量、制热系数的计算方法;实验方面,利用热泵回收电厂冷却水余热系统进行了供热实验研究。测量参数有:室内外空气温度;热泵水源侧进、出口温度;热泵用户侧进、出口温度;换热池水温;水源侧水流量和用户侧水流量;用户侧循环水泵、水源侧循环水泵耗电量;风机盘管耗电量和热泵耗电量等。通过实验实测,初步掌握了电厂冷却水余热回收与利用实验系统的实际运行特征和效果,研究结果表明:该系统在严寒地区冬季最不利条件下(电厂冷却水水温为26℃),能满足建筑物的制热量需求;该系统基本适应因昼夜室外温差引起的制热量的变化要求;在整个供热测试期间,系统各个设备工作参数波动不大,系统运行平稳,可以长期工作;在整个测试期间平均供热系数为4.67,最冷日平均供热系数为4.40。电厂冷却水余热回收与利用系统具有良好的节能性、环保性和经济性。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-24
  1.1 课题来源  12
  1.2 全球能源现状与回收低温余热的意义  12-19
    1.2.1 能源现状与环境问题  12-17
    1.2.2 电厂冷却水余热利用趋势与意义  17-19
  1.3 国内外研究现状  19-23
    1.3.1 国外研究现状  19-22
    1.3.2 国内研究现状  22-23
  1.4 课题的主要内容及研究目的和意义  23-24
第2章电厂冷却水余热回收与利用的理论分析  24-39
  2.1 低温水热能回收的原理  24-30
    2.1.1 热泵的工作原理及其技术特点  24-26
    2.1.2 热泵的热源及其分类  26-27
    2.1.3 热泵空调系统的分类  27-28
    2.1.4 以电厂冷却水为热源的热泵空调系统的组成及其工作原理  28-30
  2.2 电厂冷却水系统的分类  30-31
  2.3 严寒地区电厂冷却水余热回收与利用时的优劣性  31-36
    2.3.1 冬季电厂冷却水的水温问题分析  31
    2.3.2 电厂冷却水的优越性  31
    2.3.3 电厂冷却水的水质问题分析  31-32
    2.3.4 换热管材的选取  32-34
    2.3.5 盘管换热量的计算  34-36
  2.4 电厂冷却水余热回收与利用系统供热量、输入功率及供热系数计算  36-39
    2.4.1 系统的供热量计算  36-37
    2.4.2 系统的输入功率确定  37
    2.4.3 系统的日平均供热系数计算  37-38
    2.4.4 本章小结  38-39
第3章电厂冷却水余热回收与利用实验台的搭建及实验研究  39-55
  3.1 电厂冷却水余热回收与利用系统的供热实验研究概述  39-40
    3.1.1 实验的目的及研究方法  39
    3.1.2 实验研究的自然条件  39
    3.1.3 实验测试的参数  39-40
  3.2 实验台的搭建及结构图  40-42
    3.2.1 搭建实验台所选用的设备及其基本参数  40-41
    3.2.2 实验台的示意图  41-42
  3.3 实验测点与实验测试仪表及其校核  42-48
    3.3.1 实验测点位置的选择  42-43
    3.3.2 实验测试仪表及其校核  43-48
  3.4 实验设备性能检测  48-49
    3.4.1 加热器的工作性能检测  48
    3.4.2 换热池外壁用玻璃丝棉保温效果的测试  48
    3.4.3 换热池的水温控制情况检测  48-49
    3.4.4 实验前准备工作  49
  3.5 电厂冷却水余热回收与利用系统的供热实验结果与分析  49-55
    3.5.1 实验研究方法  49-50
    3.5.2 测试期间系统的运行结果与分析  50-51
    3.5.3 最冷日时系统的运行结果与分析  51-53
    3.5.4 本章小结  53-55
第4章电厂冷却水余热回收与利用系统效益分析  55-66
  4.1 电厂冷却水余热回收与利用系统的节能效益分析  55-57
    4.1.1 与空气源、地源和污水源热泵系统的比较  55-56
    4.1.2 利用电厂冷却水源热泵与几种供热方式能量利用系数比较  56-57
  4.2 电厂冷却水余热回收与利用系统的环保效益分析  57-60
    4.2.1 环保的意义  57
    4.2.2 节省标准煤量的计算  57-58
    4.2.3 污染物减排量计算  58-59
    4.2.4 结合长春市热电一厂实际数据进行节煤和污染物减排分析  59-60
  4.3 电厂冷却水余热回收与利用系统的经济性分析  60-64
    4.3.1 费用年值法的计算公式  60
    4.3.2 供暖系统初投资费用  60-62
    4.3.3 供暖系统运行费用  62-64
  4.4 本章小结  64-66
结论  66-69
参考文献  69-72
附录  72-77
攻读学位期间发表的学术论文  77-80
致谢  80

利用电厂余热的水源热泵在严寒地区供热的研究

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