太陽能噴射—壓縮復(fù)合制冷系統(tǒng)仿真計算

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展與資源消耗的逐漸加速，能源需求逐漸增加，開發(fā)利用可再生能源意義重大。太陽能噴射制冷系統(tǒng)能充分利用太陽能資源為建筑物供冷，但它對天氣條件有一定的依賴性，受太陽能輻射條件的限制較大，因此可以采用相關(guān)技術(shù)手段將天氣條件較好時的太陽能資源進行儲存。本文主要對太陽能噴射-壓縮復(fù)合制冷系統(tǒng)進行了一定研究。 本文的研究內(nèi)容是在課題組前期系統(tǒng)實驗研究的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)的基本工作原理進行了分析，建立了各部件及系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)仿真模型，運用EES軟件編制了仿真程序，通過模擬計算，將仿真結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行對比分析，驗證了模型的正確性，并分析了不同發(fā)生溫度、中間溫度和蒸發(fā)溫度對系統(tǒng)整體性能的影響，得到了系統(tǒng)運行最優(yōu)時的工況范圍，同時對中冷器的換熱性能進行仿真優(yōu)化分析，為中冷器的優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù)。主要研究工作如下： （1）對太陽能噴射-壓縮復(fù)合制冷系統(tǒng)進行了基本原理介紹和熱力學(xué)分析，在此基礎(chǔ)上，建立了中冷器、壓縮機、蒸發(fā)器、節(jié)流閥和工質(zhì)泵等各部件的數(shù)學(xué)仿真模型，運用EES軟件編制了仿真計算程序。 （2）基于前期對太陽能噴射制冷系統(tǒng)仿真模擬的研究，通過中冷器將太陽能噴射制冷系統(tǒng)與電壓縮系統(tǒng)聯(lián)合起來，在各部件模型基礎(chǔ)上，建立了太陽能噴射-壓縮復(fù)合制冷系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真模型，同時對模型程序進行調(diào)試計算，驗證了各部件及系統(tǒng)模型的可靠性和正確性。當(dāng)發(fā)生溫度為80℃，冷凝溫度為35℃，蒸發(fā)溫度為-5℃時，系統(tǒng)EER從2.7提高到3.6，提高了30%。 （3）在一定工況條件下，對系統(tǒng)仿真程序進行計算并與實驗數(shù)據(jù)對比分析。當(dāng)系統(tǒng)蒸發(fā)溫度為-5℃、-10℃、-15℃，中間溫度為10℃，冷凝溫度為35℃，發(fā)生溫度從72℃到85℃逐漸升高時，系統(tǒng)能效比EER和COP呈現(xiàn)先上升后降低的變化趨勢，總功耗則相反；其他條件不變，中間溫度從0℃至20℃升高時，EER先增大后減小。當(dāng)中間溫度為10℃，冷凝溫度為35℃，蒸發(fā)溫度分別為-5℃、-10℃和-15℃，發(fā)生溫度在72℃~85℃之間波動時，COP在0.3~0.38之間變化，78℃~80℃為最優(yōu)的發(fā)生溫度工作區(qū)域，在此溫度范圍內(nèi)，系統(tǒng)的總耗功最小，能效比EER最大可達3.13；當(dāng)冷凝溫度為35℃，蒸發(fā)溫度分別為-5℃、-10℃和-15℃時，存在一個最優(yōu)的中間溫度范圍為7℃~10℃，在此范圍內(nèi)可使系統(tǒng)能效比EER達到最高，其對應(yīng)的EER最大值分別為3.39，2.86，2.61，制冷量最高可達2245W。 （4）對中冷器的換熱性能進行了模擬研究，并對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進行敏感性分析，分別以R134a和R236fa作為制冷劑，分析了不同管長、內(nèi)管外徑、外管內(nèi)徑、齒高、螺旋角、齒頂角等因素變化時對中冷器換熱性能的影響。綜合考慮換熱器的評價因素指標(biāo)，存在合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍，長度選擇為7m~9m，內(nèi)管外徑在9mm~11mm之間，外管內(nèi)徑在30mm~36mm之間，可以使得制冷劑為R134a和R236fa的中冷器換熱效果達到最優(yōu)；同時微肋管的齒高、螺旋角、齒頂角變化也會影響其換熱性能，齒高增大，螺旋角增大及齒頂角減小都會使換熱量增加，但這種影響幅度都不是太大，一般在15%以內(nèi)。當(dāng)齒高為0.2mm左右，螺旋角為30°，齒頂角為27°時，其換熱性能最佳。 結(jié)果表明，通過分析不同溫度對系統(tǒng)整體性能的影響，得到了系統(tǒng)運行最優(yōu)時的中間溫度和發(fā)生溫度的工作范圍，對提高該復(fù)合系統(tǒng)的運行效率有良好的促進作用，同時通過對R134a和R236fa作為制冷劑的中冷器換熱性能的優(yōu)化分析，確定了合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍，為中冷器的優(yōu)化設(shè)計提供參考和理論依據(jù)，也為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展需要奠定基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能噴射 電壓縮 仿真 能效比
【學(xué)位授予單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU831
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 主要符號表9-14
• 1．緒論14-26
• 1.1 課題的研究背景及意義14-15
• 1.1.1 太陽能資源的基本情況14
• 1.1.2 研究背景及意義14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀及分析15-24
• 1.2.1 制冷劑的的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.2 太陽能噴射制冷技術(shù)的研究進展18-24
• 1.3 課題的研究目的、內(nèi)容和方法24-25
• 1.3.1 研究目的24
• 1.3.2 研究內(nèi)容和方法24-25
• 1.4 本章小結(jié)25-26
• 2．太陽能噴射-壓縮復(fù)合制冷系統(tǒng)描述26-32
• 2.1 系統(tǒng)的基本工作原理26-27
• 2.2 系統(tǒng)的循環(huán)介紹與熱力學(xué)分析27-30
• 2.2.1 系統(tǒng)的循環(huán)介紹27
• 2.2.2 系統(tǒng)的熱力學(xué)分析27-30
• 2.3 系統(tǒng)的仿真基本分析30-31
• 2.3.1 各部件作用關(guān)系的基本分析30
• 2.3.2 模型的主要輸入與輸出參數(shù)30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3．太陽能噴射-壓縮復(fù)合制冷系統(tǒng)換熱器仿真模型32-45
• 3.1 蒸發(fā)器模型32-39
• 3.1.1 蒸發(fā)器性能分析32-33
• 3.1.2 蒸發(fā)器模型建立33-37
• 3.1.3 蒸發(fā)器仿真算法設(shè)計37-39
• 3.2 中冷器模型39-44
• 3.2.1 中冷器性能分析39
• 3.2.2 中冷器模型建立39-42
• 3.2.3 中冷器仿真算法設(shè)計42-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 4．其它部件模型及系統(tǒng)仿真算法45-53
• 4.1 壓縮機模型45-47
• 4.2 膨脹閥模型47-49
• 4.3 工質(zhì)泵模型49-50
• 4.4 系統(tǒng)仿真算法50-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5. 系統(tǒng)模擬驗證及性能分析53-75
• 5.1 系統(tǒng)實驗裝置與基本模擬工況53-56
• 5.1.1 系統(tǒng)實驗裝置53-55
• 5.1.2 模擬基本工況55-56
• 5.2 系統(tǒng)模擬結(jié)果驗證56-58
• 5.3 發(fā)生溫度對系統(tǒng)性能影響58-60
• 5.3.1 對 EER 和功耗的影響58-60
• 5.3.2 對 COP 的影響60
• 5.4 中間溫度對系統(tǒng)性能影響60-65
• 5.4.1 對制冷量的影響61
• 5.4.2 對 EER 的影響61-63
• 5.4.3 對功耗的影響63-65
• 5.5 蒸發(fā)溫度對系統(tǒng)性能影響65-66
• 5.5.1 對制冷量的影響65
• 5.5.2 對 EER 的影響65-66
• 5.6 中冷器換熱性能優(yōu)化分析66-73
• 5.6.1 管長對換熱性能影響66-68
• 5.6.2 內(nèi)管外徑對換熱性能影響68-69
• 5.6.3 外管內(nèi)徑對換熱性能影響69-70
• 5.6.4 微肋變化對換熱性能影響70-73
• 5.7 本章小結(jié)73-75
• 6. 結(jié)論與展望75-78
• 6.1 主要研究結(jié)論75-76
• 6.2 創(chuàng)新點76
• 6.3 展望76-78
• 參考文獻78-86
• 附錄：碩士期間發(fā)表的論文及參與項目86-88
• 致謝88-89

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