蓄能对太阳能喷射制冷系统性能的影响及蓄能装置优化

发布时间：2017-04-12 23:22

  本文关键词：蓄能对太阳能喷射制冷系统性能的影响及蓄能装置优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于人们对环境、能源危机的认识,太阳能作为一种清洁、可再生能源,近年来,备受人们关注。但是受天气影响,太阳能的供应存在间歇性,不能稳定、长期供应。因此,在太阳能利用系统中,通常设置蓄热水箱来调节热量供应时间。而对于太阳能空调系统,可以通过蓄热和蓄冷两种方式进行能量储存,使制冷设备能连续地给房间提供冷量。本文主要研究蓄能对太阳能喷射制冷系统性能的影响,并对蓄能装置容量进行优化,给出适用于太阳能喷射制冷系统的最佳值。主要研究内容如下:1.分析太阳能喷射制冷系统的工作原理,并对系统主要设备(喷射器、换热器、平板集热器、温度分层水箱)的计算模型做以详细描述。给出TRNSYS系统建模主要部件(分(混)流器、控制器、计算器)的数学模型。建立喷射制冷系统性能计算模型。2.设计蒸发温度分别为5、15、25℃的三个喷射器,进行性能计算分析。3.借助TRNSYS对对象建筑进行能耗分析,得出建筑物冷负荷的分布状况以及湿球温度的变化规律。4.借助TRNSYS对太阳能喷射制冷系统集热部分进行模拟分析,研究三种设计蒸发温度(5℃、15℃、25℃)下,不同S(水箱容积与集热器面积比)值时,发生温度、制冷量及系统COP的变化规律。研究结果表明,在太原市的夏季气象条件下,对以R141b为工质的小型太阳能喷射制冷系统,当蒸发温度在5~25℃范围内时,S的最佳设计范围为0.015~0.03 m3/m2,且设计蒸发温度越高,S取值应越高。5.对冷热双蓄太阳能喷射制冷系统进行性能研究。将集蓄热部分设备容量分别增加10%,20%,30%进行模拟分析,结果表明,当集热器面积为94m2,蓄热水箱容积为1.41m3时,喷射制冷系统运行时长占总冷量需求时长的66.7%,三天内总制冷量占总冷负荷的99%。利用蓄冷水箱将制冷系统运行期间多余冷量储存,用于喷射制冷系统不运行时的冷量供应,当蓄冷水箱容积为1.1m3,实现典型日内8:00~18:00冷量供应。6.对单蓄热太阳能喷射制冷系统进行性能研究。借助TRNSYS软件建立包含两组集蓄热设备的新型集蓄热系统,在每一组集蓄热设备供热时段内,根据太阳辐射量与冷负荷的逐时变化设计设备容量,模拟分析两种运行控制方案下,7月31日~8月2日的系统运行情况(主要包括系统供冷时段、水箱水温、集热器效率、发生温度、制冷量及COP)。结果表明,当集热器总面积为120m2,蓄热水箱总容积为5.5m3时,制冷系统可满足房间典型日内8:00~18:00的冷负荷需求。将一天分为四个时间段,两组蓄热设备交替供热时,系统运行情况较好,喷射制冷系统运行时长占总冷量需求时长的90.8%,总制冷量达到冷负荷的140%。然而由于没有冷量储存系统,单蓄热制冷造成了大量的冷量损失。
【关键词】：喷射制冷 蓄热水箱 发生温度 制冷量 COP
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-28
• 1.1 课题来源12
• 1.2 研究背景及意义12-15
• 1.2.1 太阳能利用的意义12-14
• 1.2.2 太阳能制冷技术的发展14-15
• 1.3 喷射制冷发展的历史及现状15-24
• 1.3.1 传统的喷射制冷系统16-17
• 1.3.2 多级喷射制冷系统17
• 1.3.3 带预热（冷）器的喷射制冷系统17-18
• 1.3.4 无泵式喷射制冷系统18-20
• 1.3.5 复合制冷系统20-24
• 1.4 蓄能技术的研究现状24-25
• 1.4.1 蓄热技术24
• 1.4.2 蓄冷技术24-25
• 1.5 制冷工质的选择25-26
• 1.6 本文主要研究内容26-28
• 第二章 太阳能喷射制冷系统部件计算模型的建立28-44
• 2.1 太阳能喷射制冷系统原理28
• 2.2 喷射器模型28-31
• 2.3 换热器模型31-33
• 2.4 平板集热器模型33-36
• 2.5 温度分层水箱模型36-38
• 2.6 TRNSYS中各部件模型38-42
• 2.6.1 分流三通、合流三通38-40
• 2.6.2 微分控制器（TYPE 2）40-41
• 2.6.3 时间（温度、流量）控制器（TYPE14）41
• 2.6.4 计算器（Equa）41-42
• 2.7 喷射制冷系统性能计算模型42-43
• 2.8 本章小结43-44
• 第三章 太阳能喷射制冷系统蓄热装置优化44-58
• 3.1 建筑能耗分析44-46
• 3.1.1 建筑概况44-45
• 3.1.2 建筑模拟分析45-46
• 3.2 设备参数确定46-48
• 3.2.1 喷射器设计参数46
• 3.2.2 集热器面积46-47
• 3.2.3 集热侧循环泵流量47
• 3.2.4 换热侧循环泵流量47-48
• 3.3 集蓄热系统TRNSYS仿真构建48-49
• 3.4 控制参数设置49
• 3.5 喷射器性能计算结果分析49-51
• 3.6 运行结果分析51-57
• 3.6.1 房间冷负荷变化规律51
• 3.6.2 冷凝温度的逐时变化规律51-52
• 3.6.3 蒸发温度 25℃时，系统发生温度、制冷量及COP的逐时变化规律52-54
• 3.6.4 蒸发温度 15℃时，系统发生温度、制冷量及COP的逐时变化规律54-55
• 3.6.5 蒸发温度 5℃时，，系统发生温度、制冷量及COP的逐时变化规律55-57
• 3.7 本章小结57-58
• 第四章 冷热双蓄太阳能喷射制冷系统性能研究58-66
• 4.1 冷热双蓄太阳能喷射制冷系统原理58-59
• 4.2 喷射器设计59-60
• 4.3 集蓄热系统设计60
• 4.4 运行结果分析60-64
• 4.4.1 建筑冷负荷、太阳辐射强度、环境温度及湿球温度模拟分析60-61
• 4.4.2 集蓄热系统设备容量增加比为 10%时，制冷量与冷负荷的逐时变化规律61-62
• 4.4.3 集蓄热系统设备容量增加比为 20%时，制冷量与冷负荷的逐时变化规律62-63
• 4.4.4 集蓄热系统设备容量增加比为 30%时，制冷量与冷负荷的逐时变化规律63-64
• 4.5 蓄冷系统设备计算64-65
• 4.5.1 日冷量分配64
• 4.5.2 蓄冷水箱容积计算64-65
• 4.5.3 水泵流量计算65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 单蓄热太阳能喷射制冷系统性能研究66-80
• 5.1 单蓄热太阳能喷射制冷系统原理66
• 5.2 喷射器设计66-67
• 5.3 设备参数的确定67-69
• 5.3.1 集热器面积67
• 5.3.2 集热器安装角度67
• 5.3.3 水箱容积67-68
• 5.3.4 集热和换热循环水泵流量68-69
• 5.4 TRNSYS仿真模拟系统构建69-70
• 5.5 各部件参数设置及控制策略70-72
• 5.6 运行结果分析72-78
• 5.6.1 水箱上层水温、发生温度变化规律72-74
• 5.6.2 集热效率变化规律74-75
• 5.6.3 制冷量变化规律75-76
• 5.6.4 COP的变化规律76-78
• 5.7 本章小结78-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 6.1 结论80
• 6.2 展望80-82
• 参考文献82-88
• 致谢88-90
• 攻读学位期间发表的学术论文目录90

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本文编号：302306