风光互补联合驱动吸收式热泵系统研究
发布时间：2021-03-30 17:40
建筑能耗在能源消费中一直占有很大比例,我国领土一半以上面积在冬季需要供暖。风能热利用是一种新兴的用能方式,相比于风力发电可以解决其热电联产带来的弃风限电现象。将风能等可再生能源用于建筑节能是未来发展的趋势,为此提出风光互补联合驱动吸收式热泵系统。将风力致热与太阳能集热相结合,产生高温热源,以此来驱动吸收式热泵系统。风力致热是将风力机捕获的风能转化为机械能,通过机械搅拌工质的方式产生热量。从能量转化角度来讲,机械能可全部转化为热能,相比风电供暖减少了能量的转化次数,提高了能量利用效率。首先,通过对系统分析研究,建立了对应的数学模型,利用Simulink软件编写系统仿真程序;组建热泵实验平台对仿真模型进行验证,通过对比模拟与实验结果,误差范围在10%以内,证明了仿真模型的准确性与可靠性。其次,设计了新型风光互补联合致热罐。将搅拌致热与阻尼致热相结合,利用Fluent软件对致热罐内部流场及发热量进行研究。结果表明:致热罐内温度呈现出从下往上逐层递增分布;系统在设计工况下,产热量可以达到预期目标;风速较低时,通过联合太阳能板式集热器产热量也可以达到要求。最后,对系统的实用性和可行性进行分析。以...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-2018年中国新增和累计风电装机容量[5]
第2章风光互补联合驱动吸收式热泵仿真平台-9-第2章风光互补联合驱动吸收式热泵仿真平台目前，风光互补供暖系统在消纳风能、太阳能和解决环境污染中的作用已经得到了国内外学者们的认可。但是，多数研究都是以风电驱动热泵供暖系统为对象，进行的研究分析和经济性评价。鲜有学者对风光互补联合驱动吸收式热泵做出研究。因此，采用面向对象的编程思想，将系统模块化组装，创建风光互补联合驱动吸收式热泵仿真平台。风光互补联合驱动吸收式热泵结构示意图如图2所示。该系统包括风力机、板式集热器、吸收式热泵三大主要部件，热泵系统的主要工作过程可以总结如下：风力机将捕获的风能转化为机械能；机械能传动至致热罐，驱动转子对工质进行搅拌，从而将机械能转化为热能；太阳能板式集热器将吸收的热量输送至致热罐。由致热罐内工质循环做功，为吸收式热泵提供热量，从而达到制热效果。同时，致热罐内工质可以充当蓄热装置，在风速光照充足的条件下可将富裕的热量存储起来，在低风速或阴雨天为热用户提供热量。图2风光互补联合驱动吸收式热泵仿真平台Fig.2Wind-solarcomplementarycombineddriveabsorptionheatpumpsimulationplatform
第2章风光互补联合驱动吸收式热泵仿真平台-11-式中：C1~C9均为经验参数，根据风力机工作方式的不同，文献中选取不同参数，如下表所示：表1Cp曲线拟合参数值Table1CoefficientsandexponentsofCp类型C1C2C3C4C5C6C7C8C9恒速0.441250006.94-16.50-0.002变速0.431510.580.0220148-18.4-0.02-0.003根据公式（2）在恒速条件下，利用Matlab绘制Cp在不同β和λ条件下的变化规律，如下图所示：图3Cp关于λ和β的函数曲线Fig.3Cpfunctioncurveforλandβ风轮可以从风能中获取的机械功为[31]：pPCvR3221（4）式中：P—风力机吸收的机械功，kW；ρ—空气密度，kg/m3；R—风力机半径，m；v—轮毂处空气来流速度，m/s；Cp—风能利用系数。2.2.2风力机仿真模型及输出特性由图3可知，在同一桨距角的情况下，风能利用系数随着尖速比先增加，进入
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国风电吊装容量统计简报[J]. 风能. 2019(04)
[2]张家口可再生能源示范区发展现状及趋势研究[J]. 刘颖. 现代营销(信息版). 2019(04)
[3]5 kW搅拌风能致热器最大功率匹配设计[J]. 张祚福,张超,李俊瑞,何静昆,任毅,刘涛. 太阳能学报. 2018(05)
[4]太阳能溴化锂吸收式热泵应用分析[J]. 匡胜严,侯俊杰,谢吉平,孙夏军,欧翔. 制冷技术. 2017(06)
[5]双层玻璃盖板平板太阳能集热器数值模拟[J]. 孙自帅,陶汉中,张建东,蒋川. 热力发电. 2016(11)
[6]垂直轴风力机在风力致热中的应用研究[J]. 胡以怀,金浩,冯是全,倪天涛. 环境工程. 2016(S1)
[7]搅拌液体风力致热装置的热力学分析[J]. 金浩,胡以怀,虞驰程,徐左安邦. 节能. 2016(08)
[8]热泵式风能制热试验分析[J]. 陈忠维,韩中建,徐国斌. 机械. 2015(11)
[9]北国“风光” 能源“天路”——国家级可再生能源示范区:张家口气候经济巡礼[J]. 古春晓. 建设科技. 2015(20)
[10]搅拌阻尼式风能致热循环介质选定研究[J]. 韩中建,陈忠维. 公安海警学院学报. 2015(01)
博士论文
[1]蒸汽型双效溴化锂吸收式热泵机组性能及优化研究[D]. 杨筱静.天津大学 2012
硕士论文
[1]太阳能驱动第二类吸收式热泵海水淡化系统研究[D]. 鲁敦放.中国科学技术大学 2019
[2]风能搅拌致热工质产热性能研究[D]. 郭宇.西北农林科技大学 2019
[3]风能热泵直接制热系统建模与仿真研究[D]. 韩帅.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2018
[4]溴化锂吸收式热泵系统建模与动态仿真研究[D]. 乐洪甜.华北电力大学（北京） 2009
[5]溴化锂第二类吸收式热泵的设计与仿真研究[D]. 刘国强.天津大学 2007
本文编号：3109884
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-2018年中国新增和累计风电装机容量[5]
第2章风光互补联合驱动吸收式热泵仿真平台-9-第2章风光互补联合驱动吸收式热泵仿真平台目前，风光互补供暖系统在消纳风能、太阳能和解决环境污染中的作用已经得到了国内外学者们的认可。但是，多数研究都是以风电驱动热泵供暖系统为对象，进行的研究分析和经济性评价。鲜有学者对风光互补联合驱动吸收式热泵做出研究。因此，采用面向对象的编程思想，将系统模块化组装，创建风光互补联合驱动吸收式热泵仿真平台。风光互补联合驱动吸收式热泵结构示意图如图2所示。该系统包括风力机、板式集热器、吸收式热泵三大主要部件，热泵系统的主要工作过程可以总结如下：风力机将捕获的风能转化为机械能；机械能传动至致热罐，驱动转子对工质进行搅拌，从而将机械能转化为热能；太阳能板式集热器将吸收的热量输送至致热罐。由致热罐内工质循环做功，为吸收式热泵提供热量，从而达到制热效果。同时，致热罐内工质可以充当蓄热装置，在风速光照充足的条件下可将富裕的热量存储起来，在低风速或阴雨天为热用户提供热量。图2风光互补联合驱动吸收式热泵仿真平台Fig.2Wind-solarcomplementarycombineddriveabsorptionheatpumpsimulationplatform
第2章风光互补联合驱动吸收式热泵仿真平台-11-式中：C1~C9均为经验参数，根据风力机工作方式的不同，文献中选取不同参数，如下表所示：表1Cp曲线拟合参数值Table1CoefficientsandexponentsofCp类型C1C2C3C4C5C6C7C8C9恒速0.441250006.94-16.50-0.002变速0.431510.580.0220148-18.4-0.02-0.003根据公式（2）在恒速条件下，利用Matlab绘制Cp在不同β和λ条件下的变化规律，如下图所示：图3Cp关于λ和β的函数曲线Fig.3Cpfunctioncurveforλandβ风轮可以从风能中获取的机械功为[31]：pPCvR3221（4）式中：P—风力机吸收的机械功，kW；ρ—空气密度，kg/m3；R—风力机半径，m；v—轮毂处空气来流速度，m/s；Cp—风能利用系数。2.2.2风力机仿真模型及输出特性由图3可知，在同一桨距角的情况下，风能利用系数随着尖速比先增加，进入
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国风电吊装容量统计简报[J]. 风能. 2019(04)
[2]张家口可再生能源示范区发展现状及趋势研究[J]. 刘颖. 现代营销(信息版). 2019(04)
[3]5 kW搅拌风能致热器最大功率匹配设计[J]. 张祚福,张超,李俊瑞,何静昆,任毅,刘涛. 太阳能学报. 2018(05)
[4]太阳能溴化锂吸收式热泵应用分析[J]. 匡胜严,侯俊杰,谢吉平,孙夏军,欧翔. 制冷技术. 2017(06)
[5]双层玻璃盖板平板太阳能集热器数值模拟[J]. 孙自帅,陶汉中,张建东,蒋川. 热力发电. 2016(11)
[6]垂直轴风力机在风力致热中的应用研究[J]. 胡以怀,金浩,冯是全,倪天涛. 环境工程. 2016(S1)
[7]搅拌液体风力致热装置的热力学分析[J]. 金浩,胡以怀,虞驰程,徐左安邦. 节能. 2016(08)
[8]热泵式风能制热试验分析[J]. 陈忠维,韩中建,徐国斌. 机械. 2015(11)
[9]北国“风光” 能源“天路”——国家级可再生能源示范区:张家口气候经济巡礼[J]. 古春晓. 建设科技. 2015(20)
[10]搅拌阻尼式风能致热循环介质选定研究[J]. 韩中建,陈忠维. 公安海警学院学报. 2015(01)
博士论文
[1]蒸汽型双效溴化锂吸收式热泵机组性能及优化研究[D]. 杨筱静.天津大学 2012
硕士论文
[1]太阳能驱动第二类吸收式热泵海水淡化系统研究[D]. 鲁敦放.中国科学技术大学 2019
[2]风能搅拌致热工质产热性能研究[D]. 郭宇.西北农林科技大学 2019
[3]风能热泵直接制热系统建模与仿真研究[D]. 韩帅.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2018
[4]溴化锂吸收式热泵系统建模与动态仿真研究[D]. 乐洪甜.华北电力大学（北京） 2009
[5]溴化锂第二类吸收式热泵的设计与仿真研究[D]. 刘国强.天津大学 2007
本文编号：3109884
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3109884.html
