双效双吸收溴化锂吸收式污水源热泵机组研究

发布时间：2017-06-27 08:11

  本文关键词：双效双吸收溴化锂吸收式污水源热泵机组研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：热驱动制冷制热循环是一种以热能为驱动能源的节能高效的制冷制热循环,其中,溴化锂吸收式循环是一种常见的形式。将溴化锂吸收式循环应用于污水源热泵系统中,能够有效地利用污水余热废热,提高对能量的利用效率,但是由于溴化锂-水溶液工质对自身的特性,当系统的低位热源温度过低时,系统的放气范围为负值,循环将无法实现。为了解决这一问题,拓宽溴化锂制冷机组的应用领域,本课题提出了一种双效双吸收式溴化锂污水源热泵(Sewage Source Heat Pump,简称SSHP)系统,该系统在传统的双效吸收式溴化锂系统的基础上,增设了一个吸收-蒸发器,在蒸发温度较低的条件下,满足系统的供热要求和制热效能。本文从系统结构与性能、系统数学模型的建立、系统热源适用条件、系统优化设计、系统运行特性五方面对双效双吸收SSHP系统进行了深入的研究。课题从双效双吸收SSHP系统的结构形式入手,以系统内部溶液回路的配置形式为依据,构建了16种双效双吸收式SSHP系统,通过对其可行性与实用性的分析筛选出一种发生器串联,吸收器并联的系统形式作为本课题所重点研究的对象。提出了溴化锂溶液当量汽化潜热的概念,采用本概念,通过与其他系统的比较与分析,对双效双吸收SSHP系统的制热系数进行了热力学估算。为了能够对系统进行初步的设计以及对系统的热力参数进行分析,构建了双效双吸收SSHP系统的数学模型,通过对数学模型的求解,进一步分析了系统中所具有的低压发生器、吸收-蒸发器两个能量自平衡部件,分析的结果表明低压发生器管内冷凝温度、吸收-蒸发器管内蒸发温度参数是系统设计的关键参数;同时,本课题通过将双效双吸收SSHP系统工作的热源适用条件与双效系统进行对比分析,结论表明在其余热源条件相同的情况下,双效双吸收SSHP系统能够将蒸发温度降低约20℃,提升冷凝温度约10℃,验证了其在所要求热源工况下的可行性。本文双效双吸收SSHP系统的设计过程进行了基于遗传算法的优化设计。在优化的过程中,兼顾了经济性与技术性,确定了系统优化的目标函数——单位供热量,给出该系统的优化变量与约束条件,对系统进行了单变量与多变量优化,采用单变量优化的方式,对多变量优化的结果进行了验证。最后,本文对双效双吸收SSHP系统的运行特性进行了分析,通过模拟模型的建立与求解,绘制了系统的运行参数变化趋势图,分析的结果表明,系统污水温度参数以及系统内部的溶液流量分配比是影响系统运行性能的重要因素。本课题对溴化锂热泵系统与污水源热泵系统的结合方式进行了探讨与研究,是对此类系统进行设计或实际工程调试的理论指导。
【关键词】：吸收式 污水源热泵 适用条件 优化设计 运行特性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 符号表8-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 双效双吸收循环的提出14-17
• 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析17-20
• 1.3.1 吸收式制冷循环应用研究17
• 1.3.2 吸收式系统循环形式与结构研究17-19
• 1.3.3 吸收式循环系统建模与特性研究19-20
• 1.3.4 国内外文献综述的简析20
• 1.4 本文主要研究内容20-22
• 第2章 双效双吸收SSHP系统结构及性能22-40
• 2.1 双效双吸收SSHP系统结构22-26
• 2.1.1 发生器串联型双效双吸收溴化锂吸收式热泵循环22-23
• 2.1.2 发生器并联型双效双吸收溴化锂吸收式热泵循环23-24
• 2.1.3 发生器串并联型双效双吸收溴化锂吸收式热泵循环24-25
• 2.1.4 发生器倒串联型双效双吸收溴化锂吸收式热泵循环25-26
• 2.2 双效双吸收SSHP各系统结构优缺点26-28
• 2.3 当量汽化潜热的定义及特性28-38
• 2.3.1 当量汽化潜热的定义28-31
• 2.3.2 当量汽化潜热的特性分析31-35
• 2.3.3 不同循环形式热力系数比较35-38
• 2.4 本章小结38-40
• 第3章 双效双吸收SSHP系统建模及适用条件40-69
• 3.1 双效双吸收SSHP系统热力模型的构建40-46
• 3.1.1 系统部件内热力计算模型的建立40-44
• 3.1.2 系统各部件之间热力参数模型的建立44-46
• 3.2 双效双吸收SSHP系统热力模型的求解46-50
• 3.2.1 系统数学模型的自由度分析46
• 3.2.2 系统热力参数模型求解过程46-48
• 3.2.3 吸收-蒸发器模块48
• 3.2.4 SX2、SX3溶液换热器模块48-49
• 3.2.5 高低压发生器计算模块49-50
• 3.3 系统能量自平衡部件关键热力参数分析50-56
• 3.3.1 低压发生器G2管内冷凝温度影响50-54
• 3.3.2 G2管内冷凝温度估算方法54-55
• 3.3.3 吸收-蒸发器管内冷凝温度影响55-56
• 3.4 双效双吸收SSHP机组传热计算56-61
• 3.5 系统热源适用条件分析61-67
• 3.5.1 蒸发温度对比分析62-64
• 3.5.2 冷凝温度对比分析64-66
• 3.5.3 吸收温度对比分析66-67
• 3.6 本章小结67-69
• 第4章 双效双吸收SSHP系统优化设计69-84
• 4.1 双效双吸收SSHP系统优化模型的建立69-76
• 4.1.1 优化目标函数的确定69-72
• 4.1.2 优化变量及约束条件的确定72-75
• 4.1.3 优化算法的确定75-76
• 4.2 双效双吸收SSHP系统优化案例76-82
• 4.2.1 系统单变量优化77-79
• 4.2.2 系统多变量优化79-82
• 4.3 本章小结82-84
• 第5章 双效双吸收SSHP系统运行特性84-102
• 5.1 运行特性模型分析84-89
• 5.1.1 模型及已知参数分析84-86
• 5.1.2 迭代变量及收敛条件的确定86
• 5.1.3 模型求解流程86-89
• 5.2 系统运行特性研究89-101
• 5.2.1 模拟基准工况90-91
• 5.2.2 冷热源流量条件影响分析91-94
• 5.2.3 冷热源温度条件影响分析94-99
• 5.2.4 稀溶液循环流量比影响分析99-101
• 5.3 本章小结101-102
• 结论102-104
• 参考文献104-109
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果109-111
• 致谢111

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本文编号：489055