工業(yè)用太陽能熱水系統(tǒng)動態(tài)仿真及（火用）分析

【摘要】：太陽能熱水系統(tǒng)作為一種新能源利用技術(shù),在我國得到廣泛應用。在嚴峻的能源形勢下,工業(yè)領(lǐng)域能源消耗量居高不下,促使諸多學者和科研院校開始著手太陽能熱水系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域應用的研究。但目前的研究主要采用實驗和數(shù)值模擬的方法,隨著用戶對系統(tǒng)要求的提高,使實驗和數(shù)值模擬的難度增大。 本文采用動態(tài)仿真的研究方法,以太陽能熱水系統(tǒng)作為研究對象,進行理論分析,建立各設(shè)備動態(tài)模型,結(jié)合工業(yè)用熱水的特點提出了溫差控制、定溫控制、定水位控制以及最低水位保護等控制策略,運用SIMUlink動態(tài)仿真的方法,創(chuàng)建各設(shè)備與系統(tǒng)的仿真模型,通過仿真分析系統(tǒng)運行動態(tài)特征,同時探討和分析影響系統(tǒng)運行的關(guān)鍵因素。 仿真結(jié)果顯示:采用預熱水箱和供熱水箱雙水箱系統(tǒng),且對其采用定溫控制和定水位控制,系統(tǒng)能滿足末端供水需求;預熱水箱體積越大,系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和抗干擾能力越強;末端供水流量越大,系統(tǒng)運行安全性和穩(wěn)定性較差;降低預熱水箱的設(shè)定溫度能縮短系統(tǒng)趨于穩(wěn)定的時間;系統(tǒng)趨于穩(wěn)定的時間受系統(tǒng)補水流量大小的影響,補水流量越大,系統(tǒng)越容易趨于穩(wěn)定,但系統(tǒng)穩(wěn)定時水箱內(nèi)水溫將降低;太陽輻射強度對系統(tǒng)穩(wěn)定時間和恢復時間影響較大,對系統(tǒng)失控時間影響較小。為工業(yè)用太陽能熱水系統(tǒng)的進一步研究以及系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化提供了理論依據(jù)。 同時本文從(火用)的角度對該系統(tǒng)的能量利用率、熱力完善度進行了分析和計算,結(jié)果顯示能量損失和(火用)損失最大的部件均為太陽能集熱器,從而為后續(xù)研究提供了方向性的參考價值。 【關(guān)鍵詞】：工業(yè)用太陽能熱水系統(tǒng) SIMUlink 控制策略 (火用)分析
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TU822
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 太陽能資源10-12
• 1.2.1 太陽輻射10-11
• 1.2.2 我國太陽能資源11-12
• 1.3 太陽能熱利用形式12-13
• 1.4 研究現(xiàn)狀分析13-17
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.3 MATLAB/SIMUlink16-17
• 1.5 研究意義及內(nèi)容17-19
• 1.5.1 研究意義17-18
• 1.5.2 研究內(nèi)容18-19
• 第二章 工業(yè)用太陽能熱水系統(tǒng)的選擇19-25
• 2.1 工業(yè)用太陽能熱水的特點19
• 2.2 太陽能熱水系統(tǒng)的選擇19-21
• 2.3 集熱器類型選擇21-23
• 2.3.1 平板型集熱器21-22
• 2.3.2 真空管集熱器22
• 2.3.3 集熱器類型選擇22-23
• 2.4 太陽能集熱器面積計算23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 太陽輻射強度的仿真25-32
• 3.1 太陽角25-27
• 3.2 太陽輻射強度計算27-29
• 3.2.1 大氣質(zhì)量27
• 3.2.2 水平面太陽輻射計算27-28
• 3.2.3 傾斜面太陽輻射計算28-29
• 3.3 太陽輻射強度仿真29-31
• 3.3.1 太陽輻射強度仿真模型29-30
• 3.3.2 太陽輻射強度仿真計算30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第四章 工業(yè)用太陽能熱水系統(tǒng)仿真分析32-63
• 4.1 工業(yè)用太陽能熱水系統(tǒng)數(shù)學模型32-38
• 4.1.1 平板型集熱器數(shù)學模型33-34
• 4.1.2 預熱水箱數(shù)學模型34-36
• 4.1.3 供熱水箱數(shù)學模型36-37
• 4.1.4 熱交換器數(shù)學模型37-38
• 4.2 SIMUlink 系統(tǒng)仿真模型38-44
• 4.2.1 平板型集熱器仿真模塊38-40
• 4.2.2 預熱水箱仿真模塊40-43
• 4.2.3 供熱水箱仿真模塊43-44
• 4.3 控制系統(tǒng)44-50
• 4.3.1 控制原理概述44-48
• 4.3.2 系統(tǒng)控制策略48-50
• 4.4 模擬結(jié)果及分析50-54
• 4.5 系統(tǒng)優(yōu)化策略探討54-59
• 4.5.1 預熱水箱體積影響54-55
• 4.5.2 末端供水流量影響55-56
• 4.5.3 預熱水箱設(shè)定溫度影響56-58
• 4.5.4 補水流量影響58-59
• 4.6 系統(tǒng)區(qū)域選擇性探討59-62
• 4.6.1 預熱水箱體積影響59-60
• 4.6.2 末端供水流量影響60-62
• 4.7 本章小結(jié)62-63
• 第五章 （火用）及經(jīng)濟性分析63-71
• 5.1 （火用）分析63-68
• 5.1.1 （火用）63-65
• 5.1.2 （火用）效率65
• 5.1.3 系統(tǒng)（火用）分析65-68
• 5.2 節(jié)能量與減排量分析68-69
• 5.3 經(jīng)濟性分析69-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻73-76
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明76-77
• 致謝77

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