低温余热二元非共沸混合工质喷射式发电制冷系统优化研究

发布时间：2017-10-17 07:31

  本文关键词：低温余热二元非共沸混合工质喷射式发电制冷系统优化研究

  更多相关文章： 非共沸混合工质 发电制冷循环系统 热力学性能 热经济性 多目标优化

【摘要】：大量的中低温余热资源,广泛存在于建材、冶金、化工以及轻工业等工业行业中,对这些余热进行回收利用,是解决我国能源短缺以及环境污染问题的重要手段。随着人们对于低品位能源利用技术研究的更加深入,许多学者提出了能够满足人们对不同输出产品需求的喷射式发电制冷循环系统。目前,诸多学者主要对采用纯工质循环系统的热力学性能以及经济性能进行了研究。为了提高系统的综合性能并满足工程实际需要,对采用二元混合工质的循环系统进行多目标优化研究具有重要意义。基于以上考虑,本文以低温余热为热源,对采用纯工质与混合工质的喷射式发电制冷循环系统进行了理论研究。在定热源温度下对影响系统热力学性能以及经济性的因素进行了研究和分析,研究和计算了循环工质,运行参数等因素对系统性能的影响。最后根据系统的热力学性能及经济性,对系统的循环工质以及运行工况进行了优化研究。研究内容如下:把循环系统的制冷量、热效率、折合热效率以及?效率作为热力学评价指标,根据热力学第一定律以及热力学第二定律,对系统进行了热力学性能研究。根据热源和循环系统循环的特点,选择R141b、R245fa、R600、R600a、R601及R601a共6种有机工质作为系统的循环工质,通过研究对比,选择出循环系统最优工质。结果表明,选取工质R245fa作为循环系统的工质时,制冷量输出较大,而工质R600及R600a拥有较好的?效率以及较高的热效率。在相同的运行工况下,对采用不同质量配比的非共沸混合工质对R245fa和R601a的系统进行了计算研究,结果表明,采用混合工质R245fa/R601a(0.4/0.6)时系统的热力学综合性能高于其他工质,能够很好的代替纯工质。对系统各部件?损失的研究表明,系统的?损失主要来源于喷射器以及蒸汽发生器。把单位输出产品换热面积以及单位产品产出成本为系统的经济性能评价指标,对系统的经济性进行了研究。通过对采用不同质量配比的非共沸混合工质对R245fa和R601a的循环系统研究表明,随着R245fa在混合工质中所占的比例不断提高,系统的经济性能越优秀,所以纯工质R245fa的经济性最优。在不同的热力学以及经济性能指标下,循环系统具有不同的最优工质以及不同的最佳工况,所以对系统进行了多目标优化。通过多目标优化分析可以得出,整个系统的最优工质为R245fa/R601a(0.7/0.3)和R245fa/R601a(0.6/0.4),以及当蒸汽发生温度为383K,冷凝温度为301K,制冷蒸发温度为282K为系统的最佳运行工况。
【关键词】：非共沸混合工质 发电制冷循环系统 热力学性能 热经济性 多目标优化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM617;TB657
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 主要符号表9-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 有机朗肯循环11-14
• 1.3 喷射式制冷循环14-15
• 1.4 低温热源发电制冷循环研究现状15-18
• 1.4.1 吸收式发电制冷循环系统15-16
• 1.4.2 喷射式发电制冷循环系统16-18
• 1.5 课题的提出与主要研究内容18-20
• 1.5.1 喷射式发电制冷循环系统有待解决的问题18
• 1.5.2 本文主要研究内容18-20
• 2 低温余热喷射式发电制冷系统循环热力过程20-32
• 2.1 喷射式发电制冷循环系统概述20-21
• 2.2 循环系统热力学性能理论分析21-30
• 2.2.1 循环系统的能量分析21-28
• 2.2.2 循环系统的（?）分析28-30
• 2.2.3 循环系统的热力学评价指标30
• 2.3 小结30-32
• 3 低温余热喷射式发电制冷循环系统热力学性能分析32-52
• 3.1 纯工质系统性能分析32-41
• 3.1.1 纯工质的选择32-33
• 3.1.2 纯工质计算工况与参数33
• 3.1.3 纯工质计算结果及分析33-41
• 3.2 混合工质系统性能分析41-50
• 3.2.1 混合工质的选择41
• 3.2.2 混合工质计算工况及参数41-42
• 3.2.3 混合工质计算结果与分析42-50
• 3.3 纯工质和混合工质结果对比50-51
• 3.4 小结51-52
• 4 低温余热喷射式发电制冷循环系统经济性分析及系统优化52-62
• 4.1 循环系统经济性目标函数的建立52-57
• 4.1.1 系统经济性目标函数的模型52-55
• 4.1.2 经济性分析结果及讨论55-57
• 4.2 循环系统的多目标优化研究57-60
• 4.2.1 多目标优化数学物理模型58
• 4.2.2 多目标优化结果及分析58-60
• 4.3 小结60-62
• 5 结论及展望62-64
• 5.1 结论62-63
• 5.2 展望63-64
• 致谢64-66
• 参考文献66-72
• 附录72
• A. 作者在攻读硕士期间发表的论文目录72
• B. 作者在攻读硕士期间参加的研究项目72

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1 ;低温混合工质制冷研究获进展[J];机电设备;2002年02期

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4 许名尧，，何雅玲，陈钟颀;多元氮－烃类混合工质的工作机理分析[J];西安交通大学学报;1995年05期

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8 谭连城,荫建民;混合工质制冷系统节能的热力学分析[J];工程热物理学报;1985年02期

9 许名尧，吴沛宜;二元氮──烃类低温混合工质的最佳配比分析[J];低温与超导;1994年03期

10 李颂哲;制冷混合工质与替代问题[J];制冷;1996年01期

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1 陈光明;张丽娜;陈斌;;变浓度混合工质空气源热泵系统的研究[A];第十二届全国冷（热）水机组与热泵技术研讨会论文集[C];2005年

2 赵佳威;郭开华;曾丽;舒碧芬;蒙宗信;;环保型混合工质空调系统泄漏仿真研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

3 王勤;陈光明;;多元混合工质精馏循环的优化计算与实验研究[A];第七届全国冷冻干燥学术交流会论文集[C];2002年

4 甘智华;程章展;黄永华;陈国邦;邱利民;;氦氢混合工质二级脉管制冷实验研究[A];第六届全国低温与制冷工程大会会议论文集[C];2003年

5 吴裕庆;张华;;混合工质单级压缩回热制冷系统的设计与性能分析[A];中国制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年

6 韩荣梅;魏跃文;谷波;;三元混合工质HFC32/125/134a热力参数模型分析[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年

7 赵力;涂光备;张启;梁岩;沈川彬;;混合工质在地热热泵系统中的实验研究[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集[C];2000年

8 齐延峰;公茂琼;曹勇;吴剑峰;;混合工质制冷系统中节流元件毛细管的两种计算方法比较[A];第五届全国低温工程大会论文集[C];2001年

9 钱文波;晏刚;冯永斌;陶锴;张敏;杨一帆;阎承涛;;冷冻陈列柜应用混合工质R290/R134A替代R404A的实验研究[A];全国冷冻、冷藏行业制冷安全技术、节能、环保新技术发展研讨会论文集[C];2009年

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4 王方;基于传热窄点的热泵用HFC125/HCs混合工质优选及其系统特性研究[D];上海交通大学;2012年

5 朱洪波;深冷温区多元混合工质汽液相平衡特性研究[D];中国科学院研究生院（理化技术研究所）;2007年

6 张仙平;热泵系统用R744混合工质特性的研究[D];东华大学;2011年

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本文编号：1047568