氨水吸收式制冷系统的模拟

发布时间：2017-08-04 01:01

  本文关键词：氨水吸收式制冷系统的模拟

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【摘要】：目前,节约能源和保护环境是世界范围内的重要课题,节能减排也是保证资源生态环境可持续发展的重大政策。随着氟利昂类制冷剂逐渐被替代,氨水吸收式制冷系统已受到越来越广泛的关注。氨的臭氧层消耗潜能值(Ozone Depletion Potential,ODP)和温室效应潜能值(Global Warming Potential,GWP)均为0,是一种对环境友好的制冷工质;另一方面,氨水吸收式制冷机组可以利用工业余热、太阳能等低品位能源驱动制冷,比氨压缩式制冷机组更加节能节电。因此大力发展氨水吸收式制冷,对节能减排具有重要意义。本文详细介绍了氨水吸收式制冷系统和设备模拟计算所需的物性模型,包括以Schulz氨水体系状态方程为主计算焓H、熵S、比容V和相平衡等的热力学模型,以及计算粘度μ、导热系数λ、表面张力σ和扩散系数D等的传递性质模型。结合文献中提供的氨水体系热力学性质和传递性质数据,对以上数学模型编程并进行了验证计算。基于上述物性模型,利用分段数值积分的方法,对氨水吸收式制冷系统中的关键设备——氨水吸收器进行了建模,并使用Fortran语言对其进行了程序设计和计算。所建立的垂直管降膜式氨水吸收器数学模型的模拟结果与文献值吻合度较好,说明该模型能够在一定程度上为降膜式氨水吸收器的模拟和设计提供参考。通过对该氨水吸收器中液膜吸收速率、温度、密度和厚度等方面进行剖形分析,进一步对吸收器内部的物流状态做出解释。最后,结合上述开发的氨水吸收器模块,应用Aspen Plus对一套制冷量为300k W的氨水吸收式制冷系统进行了模拟。通过变工况分析,考察了冷却水温度、解吸精馏塔进料温度和组成、以及液氨过冷度对系统制冷性能系数(Coefficient of Performance,COP)的影响,发现冷却水温度每下降1℃,COP将上升1.02%;液氨过冷度每上升1℃,COP将上升0.45%;本工艺中精馏进料温度110℃、进料氨浓度0.2685时,系统的总成本较低。又考察了冷却水温度、贫液温度和氨气温度对氨水吸收器的影响,发现氨气温度的变化对氨水吸收器所需传质面积几乎不会造成影响,但冷却水和贫液的温度越高,吸收器所需传质面积就越大。
【关键词】：氨水 物性 降膜式吸收器 吸收式制冷 性能系数
【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】：TB657
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 引言8-15
• 1.1 制冷和氨水吸收式制冷8-10
• 1.2 氨水吸收式制冷研究现状10-14
• 1.2.1 氨水吸收式制冷循环过程的研究10-12
• 1.2.2 氨水吸收式制冷工业概况12
• 1.2.3 氨水吸收式制冷过程中关键设备的研究12-14
• 1.3 本文背景及研究内容14-15
• 1.3.1 课题背景及意义14
• 1.3.2 研究内容14-15
• 2 氨水体系物性计算模型15-34
• 2.1 热力学模型15-23
• 2.1.1 Schulz氨水体系状态方程15
• 2.1.2 氨水体系热力学性质计算15-17
• 2.1.3 氨水体系的相平衡关系17-18
• 2.1.4 Schulz状态方程物性计算程序与结果18-23
• 2.2 传递性质模型23-34
• 2.2.1 纯氨体系的传递性质23-25
• 2.2.2 纯水体系的传递性质25-27
• 2.2.3 氨水溶液的传递性质27-29
• 2.2.4 氨水体系传递性质模型及计算结果29-34
• 3 垂直管降膜式氨水吸收器的计算模型34-44
• 3.1 垂直管降膜式吸收器的过程描述34-35
• 3.2 数学模型与编程计算35-38
• 3.3 计算结果与分析38-43
• 3.3.1 计算结果38-40
• 3.3.2 计算结果分析40-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 氨水吸收式制冷过程模拟44-55
• 4.1 单级氨水吸收式制冷过程介绍44-45
• 4.2 Aspen流程模拟及分析45-47
• 4.2.1 带回热器流程分析45-46
• 4.2.2 单级带回热器流程模拟46-47
• 4.3 变工况对系统循环特性的影响47-51
• 4.3.1 冷却水温度的影响47-48
• 4.3.2 解吸精馏塔进料温度的影响48-49
• 4.3.3 解吸精馏塔进料浓度的影响49-51
• 4.3.4 液氨过冷度的影响51
• 4.4 变工况对氨水吸收器的影响51-54
• 4.4.1 冷却水温度的影响51-52
• 4.4.2 贫液温度的影响52-53
• 4.4.3 氨气温度的影响53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 5 总结55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-62
• 附录62-64
• A Schulz氨水体系状态方程62-64
• B 降膜式吸收器计算流程64

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本文编号：617057