超声强化热源驱动的太阳能溴化锂吸收式制冷机设计制造

发布时间：2017-08-30 01:00

  本文关键词：超声强化热源驱动的太阳能溴化锂吸收式制冷机设计制造

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【摘要】：随着社会能源消耗的增加和气候的变暖,以太阳能作为驱动能源的太阳能吸收式制冷系统由于其环保和节能的特点而受到广泛的关注。相比于传统压缩式制冷系统,太阳能吸收式制冷系统在低品位的太阳能热水驱动下,其发生器内溴化锂溶液中的冷剂水蒸发分离能力存在不足,进而影响系统的制冷能力,使得能量转换效率不高。基于此,本文以太阳能吸收式制冷系统在低品位太阳能热水驱动下实现高效制冷为目标,提出一种应用超声强化太阳能热源驱动的吸收式制冷系统。本文首先研究超声强化发生器中溴化锂溶液的热质传递过程,从超声强化传质和超声强化传热两个方面研究了超声对于冷剂水蒸发分离能力的提升作用:一是超声在气液界面的雾化效应能有效降低气液分界面处溶液的粘度,减小传质层的液膜厚度,使得传质阻力下降,从而加速了溴化锂溶液中冷剂水的分离传质过程;二是超声空化及声流效应能强化发生器中换热管表面的对流传热,以及提升传热表面的沸腾相变换热,从而有效降低换热管固液界面的传热热阻,增强了溴化锂溶液中冷剂水分离传质的热驱动力。在上述研究的基础上,设计制造一台太阳能单效溴化锂吸收式制冷机组,机组设计的目标制冷量为10kW、额定热力系数为0.64。太阳能单效溴化锂吸收式制冷实验机组的设计包括机组的结构设计、机组的管路设计以及机组的控制系统设计。机组的结构设计首先计算系统的热力参数,然后依据热力参数对机组各换热部件进行传热计算、力学计算,再根据实验研究的结果和机组测试的要求完成结构设计。机组结构设计包括低压腔和高压腔各部件传热及结构设计、冷却塔设计以及机架设计。其中高压腔要结合实验研究来完成其结构设计,使腔内的发生器可以实现超声强化作用。然后依据设计完成机组结构制造成型。在机组腔体和冷却塔布置位置确定的基础上,依据机组测试需求的调节量和监测量,对机组系统的各管路进行设计,管路设计包括溴化锂溶液流路设计、冷剂水流路设计、冷却水循环流路设计、供热以及冷媒水流路设计。然后结合管路设计完成机组系统的制造成型。最后根据系统所需的热源热量完成太阳能集热器和蓄热水箱的选型。机组的控制系统设计主要包括了硬件设计以及相应的软件设计。硬件系统基于PLC来进行控制设计。软件设计基于机组的硬件设计,设计了系统的启动程序、停机程序以及故障保护程序,完善了机组的控制系统。
【关键词】：太阳能 吸收式制冷 超声波 热质传递强化
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 主要符号表11-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 引言13-14
• 1.2 太阳能吸收式制冷系统14-18
• 1.2.1 吸收式制冷循环14-15
• 1.2.2 吸收式制冷系统的工质15-16
• 1.2.3 单效溴化锂吸收式制冷机工作原理16-18
• 1.3 太阳能溴化锂吸收式制冷系统发展历史及研究现状18-21
• 1.4 太阳能吸收式制冷热质传递强化研究21-23
• 1.5 研究目标及研究内容23-24
• 1.5.1 课题来源23
• 1.5.2 研究目标23
• 1.5.3 研究内容23-24
• 1.6 本章小结24-25
• 第二章 超声强化发生器热质传递过程实验研究25-44
• 2.1 引言25
• 2.2 超声强化传质实验研究25-33
• 2.2.1 引言25-26
• 2.2.2 实验装置26-27
• 2.2.3 实验步骤27-28
• 2.2.4 实验结果分析28-32
• 2.2.5 超声强化传质机理分析32-33
• 2.3 超声强化传热实验研究33-43
• 2.3.1 引言33-34
• 2.3.2 实验装置34-36
• 2.3.3 实验操作及测量36-37
• 2.3.4 声压分布模拟分析37-38
• 2.3.5 实验结果分析38-41
• 2.3.6 超声强化传热机理分析41-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第三章 机组结构设计制造44-68
• 3.1 引言44-45
• 3.2 机组系统热力设计45-50
• 3.2.1 吸收式制冷循环热平衡计算45-48
• 3.2.2 吸收式制冷循环的性能指标48-50
• 3.3 机组低压腔各部件传热及结构设计50-57
• 3.3.1 吸收器设计50-53
• 3.3.2 蒸发器设计53-54
• 3.3.3 腔体容器及其他部件设计54-57
• 3.4 机组高压腔各部件传热及结构设计57-62
• 3.4.1 发生器设计58-59
• 3.4.2 冷凝器设计59-60
• 3.4.3 腔体容器及其他部件设计60-62
• 3.5 机组冷却塔设计62-64
• 3.6 机组机架设计64-66
• 3.7 制造成型66-67
• 3.8 本章小结67-68
• 第四章 机组管路系统设计制造68-78
• 4.1 引言68-69
• 4.2 溴化锂溶液流路设计69-70
• 4.3 冷剂水流路设计70-72
• 4.4 冷却水循环流路设计72-73
• 4.5 供热及冷媒水流路设计73
• 4.6 制造成型73-74
• 4.7 太阳能系统设计74-77
• 4.7.1 气象参数分析74-75
• 4.7.2 太阳能集热75-77
• 4.7.3 太阳能蓄热77
• 4.8 本章小结77-78
• 第五章 机组控制系统设计78-92
• 5.1 引言78
• 5.2 机组控制系统主要硬件的选型78-80
• 5.2.1 PLC主要功能及其选型78-79
• 5.2.2 变频器主要功能及其选型79
• 5.2.3 其他硬件的选型79-80
• 5.3 机组控制系统信号处理80-82
• 5.4 机组控制系统电气设计82-87
• 5.4.1 系统强电部分主电路82-84
• 5.4.2 PLC主电路84-85
• 5.4.3 PLC模拟量扩展模块85
• 5.4.4 PLC I/O通道分配85-87
• 5.5 机组控制系统程序设计87-91
• 5.5.1 机组启动程序87-89
• 5.5.2 机组停机程序89-90
• 5.5.3 机组故障保护程序90-91
• 5.6 本章小结91-92
• 结论与展望92-94
• 参考文献94-101
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果101-103
• 致谢103-104
• 附件104

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