基于太陽能熱源的第二類溴化鋰吸收式熱泵的設計與仿真

【摘要】：第二類溴化鋰吸收式熱泵裝置是一種利用低品位熱源來驅動運行,完成將熱量從低溫熱源向高溫熱源泵送的循環(huán)系統(tǒng)?？梢詫崿F對低溫位熱量的有效地回收利用,而且在運行過程中可以大量減少大氣污染物的排放,所以其又兼具節(jié)能與環(huán)保的功效。本文針對太陽能資源的利用問題,提出了利用太陽能熱源驅動第二類熱泵,制取高溫熱媒水的方案,以實現太陽能資源在地第二類吸收式熱泵領域的應用。論文以工程熱力學、傳熱學方面的相關的知識原理作為科學依據,深入研究分析第二類吸收式熱泵的運行過程原理,然后依據第二類吸收式熱泵運行過程中的能量與質量守恒原理,以及相關工質的熱物性關聯式,對系統(tǒng)運行過程中的工質的相關參數進行了計算,從而根據得到的數據建立起相關的數學模型,利用MATLAB軟件編寫了系統(tǒng)運行循環(huán)模擬程序。通過模擬運行得到了系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度、吸收溫度、冷凝溫度和發(fā)生溫度等參數變化對系統(tǒng)性能的影響。根據得到的模擬數據分析可知,我們可以通過升高系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度、發(fā)生溫度,降低冷凝溫度和吸收溫度的措施來提高系統(tǒng)性能的性能。在此基礎上,提出了通過利用太陽能熱源驅動第二類吸收式熱泵系統(tǒng)運行來制取高溫熱媒的方案,得出了具體的設計參數。論文根據太陽能驅動第二類吸收式熱泵系統(tǒng)運行的方案設計了10kW的熱泵系統(tǒng),得到系統(tǒng)在理想的工況下運行,其COP值約等于0.495左右,這在理論值范圍內。研究中使用TRNSYS軟件對為第二類溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)制取驅動熱源的太陽能集熱器系統(tǒng)進行了模擬研究,對模擬數據分析發(fā)現在天氣狀況較好的情況下,單純靠61.14m2的平板式太陽能集熱器制取驅動熱源時,第二類吸收式熱泵系統(tǒng)可以工作5小時左右。所以為了保持系統(tǒng)地穩(wěn)定運行,設計添加了輔助熱源。同時本文也對單效式第二類溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)的結構進行了詳細的分析并對各個部件與相關的設備進行了具體的設計與選型,為以后的實驗研究奠定基礎。根據前面的研究我們發(fā)現單級式吸收式熱泵機組的溫升能力是很有限的,在許多對熱媒溫度要求較高的情況下是不能滿足生產要求的。為了得到更高溫度的熱媒水,本文中在前面設計的單級式第二類吸收式熱泵的基礎上對兩級式第二類吸收式熱泵系統(tǒng)進行了一些相關的探索研究,在相同的工況下運行設計的兩種系統(tǒng),對相關的模擬結果分析發(fā)現,兩級第二類吸收式熱泵系統(tǒng)所得到的熱媒水的溫度得到了較大幅度的提高,但是系統(tǒng)的COP值卻相應的下降了20%左右。 【關鍵詞】：第二類吸收式熱泵 太陽能熱源 COP仿真 兩級吸收式熱泵
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU83
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-25
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 清潔能源11-12
• 1.3 太陽能資源12-15
• 1.4 熱泵技術15-18
• 1.4.1 空氣源熱泵15
• 1.4.2 土壤源熱泵15-16
• 1.4.3 水源熱泵16
• 1.4.4 太陽能熱泵16-18
• 1.5 吸收式熱泵18-23
• 1.5.1 吸收式熱泵的概述18-19
• 1.5.2 吸收式熱泵的基本原理和分類19-21
• 1.5.3 吸收式熱泵的實際應用21-23
• 1.6 主要內容23-25
• 2 溴化鋰第二類吸收式熱泵系統(tǒng)的的原理與建模25-40
• 2.1 第二類吸收式熱泵的基本原理25-28
• 2.2 循環(huán)工質(BrLi-H_2O)簡介28-29
• 2.3 溴化鋰溶液的熱物性29-30
• 2.4 溴化鋰第二類吸收式熱泵系統(tǒng)的建模30-33
• 2.4.1 建模過程的基本假設30
• 2.4.2 建立求解系統(tǒng)相關參數的方程組30-32
• 2.4.3 溴化鋰第二類吸收式熱泵系統(tǒng)的自由度32
• 2.4.4 溴化鋰第二類吸收式熱泵系統(tǒng)系能參數的描述32-33
• 2.4.5 溴化鋰第二類吸收式熱泵系統(tǒng)中主要部件熱負荷值的計算33
• 2.5 太陽能集熱器33-36
• 2.5.1 太陽能集熱器的原理33-35
• 2.5.2 太陽能集熱器的計算35-36
• 2.6 蓄熱水箱36-38
• 2.6.1 水箱的種類及技術要求36-37
• 2.6.2 水箱的能量平衡關系37-38
• 2.7 第二類吸收式熱泵循環(huán)熱力過程的模擬38-40
• 2.7.1 確定求解條件38
• 2.7.2 系統(tǒng)循環(huán)的熱力計算過程38-40
• 3 第二類吸收式熱泵系統(tǒng)的設計計算與仿真分析40-62
• 3.1 溴化鋰第二類吸收式熱泵系統(tǒng)的主要部件的傳熱計算40-45
• 3.1.1 確定系統(tǒng)各主要部件的傳熱系數40-41
• 3.1.2 各部件的傳熱面積的計算41-45
• 3.2 系統(tǒng)的設計參數45-47
• 3.3 第二類吸收式熱泵系統(tǒng)的仿真與數據分析47-50
• 3.4 第二類溴化鋰吸收式熱泵機組的仿真與數據分析50-57
• 3.5 溴化鋰第二類吸收式熱泵機組的結構設計57-62
• 3.5.1 系統(tǒng)各部件的傳熱管數57-59
• 3.5.2 系統(tǒng)中工質流速的計算59-60
• 3.5.3 系統(tǒng)中各部件間連接管(配管)的尺寸60-61
• 3.5.4 系統(tǒng)中的溶液泵與溶劑泵61-62
• 4 兩級第二類吸收式熱泵62-67
• 4.1 兩級式熱泵機組的運行原理62-64
• 4.2 兩級式熱泵機組的設計與仿真64-67
• 5 總結與展望67-69
• 5.1 總結67-68
• 5.2 本文的主要創(chuàng)新點68
• 5.3 展望68-69
• 參考文獻69-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文與專利目錄73-74

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