太阳能多联供系统膨胀机的性能分析与匹配研究

发布时间：2020-04-14 21:21

【摘要】：太阳能多联供系统是一种冷热电多种能量供应的耦合系统,而热功转换系统作为关键子系统,不仅要与集热系统良好匹配,实现热能的高效转换,且要与供暖系统高效匹配,实现热能的高效传递。膨胀机的热力性能直接影响着太阳能多联供系统的性能,因此膨胀机是系统安全稳定、高效运行的保证,根据实际条件选用合适的膨胀机实现能级的匹配对于提升能量利用率也至关重要。本文首先对太阳能热利用的几种方式进行对比分析,据此提出三种不同形式太阳能多联供系统方案:集热器导热油驱动吸收式热泵、换热器产生热水驱动吸收式热泵和膨胀机乏汽直接驱动热泵的太阳能多联供系统。分析三种形式的热力性和经济性得出,采用膨胀机乏汽直接驱动热泵系统减少了能量传递次数,直接降低了系统成本。本文提出将膨胀机乏汽驱动热泵形式和导热油两级加热形式相结合构建了一种新型的太阳能多联供系统。而膨胀机作为重要的热功转换设备,是影响太阳能多联供系统性能的主要因素。然后针对当前广泛使用的螺杆膨胀机和向心透平进行研究,构建螺杆膨胀机和向心透平的工作模型,在设计工况一定的条件下选取不同的评价指标对两个设备的变工况性能进行深入对比分析,确定不同进气压力、进气温度、排气背压、转速对膨胀机热力性能指标的影响。可以发现不同参数对螺杆膨胀机和向心透平性能的影响不同,比较而言,工况参数对螺杆膨胀机热力性能影响相对较小,而进气压力和排气背压对向心透平气动性能影响较大。最后,本文根据几个关键影响因素的经验范围进行分析,得到了螺杆膨胀机和向心透平的最适宜工况范围和功率范围及不同场合下膨胀机的优选原则。在实际应用中,应先分析应用场合的边界条件,根据适宜工况范围和功率范围进行初步的选择,再根据对比选择原则进行对比分析,最终确定最适宜的膨胀机。
【图文】：

太阳能热发电系统,热利用率,利用方式,热能

本文的太阳能热利用系统中，抛物面槽式光场的内部流动介质为Ｔｈｅｎｎｉｎｏｌ邋５５逡逑导热油，经集热场加热后的理论温度可达到２８０°Ｃ。早期关于太ｍ能热利用系统研逡逑究中，，通常只采用热发电一种利用形式，如图２－１所示。在这种系统结构中，导热逡逑汕经过集热场吸热后温度升高，随后加热朗肯循环系统的循环工质使得工质经膨胀逡逑机膨胀并输出电能，该系统常选择总发电效率和输出功率最大化为设计目标。由于逡逑低沸点有机工质的临界温度相对较低，而对应的临界压力较高，为了满足蒸发器的逡逑承压要求，实际应用中有机工质的蒸发温度往往不高，因此有机朗肯循环的发电效逡逑率较低，基本在１０％？２０％，其余８０％？９０％的热量得不到充分利用都以乏汽热和冷逡逑凝热的形式排放到环境中，且系统的初始投资较高。总体来说，仅采用发电形式的逡逑系统整体发电效率较低，经济性较差。因此，为了提升系统性能，既需要寻求更安逡逑全经济的工质提高发电系统效率

太阳能热发电系统,吸收式热泵,供暖系统,模型结构

本文的太阳能热利用系统中，抛物面槽式光场的内部流动介质为Ｔｈｅｎｎｉｎｏｌ邋５５逡逑导热油，经集热场加热后的理论温度可达到２８０°Ｃ。早期关于太ｍ能热利用系统研逡逑究中，通常只采用热发电一种利用形式，如图２－１所示。在这种系统结构中，导热逡逑汕经过集热场吸热后温度升高，随后加热朗肯循环系统的循环工质使得工质经膨胀逡逑机膨胀并输出电能，该系统常选择总发电效率和输出功率最大化为设计目标。由于逡逑低沸点有机工质的临界温度相对较低，而对应的临界压力较高，为了满足蒸发器的逡逑承压要求，实际应用中有机工质的蒸发温度往往不高，因此有机朗肯循环的发电效逡逑率较低，基本在１０％？２０％，其余８０％？９０％的热量得不到充分利用都以乏汽热和冷逡逑凝热的形式排放到环境中，且系统的初始投资较高。总体来说，仅采用发电形式的逡逑系统整体发电效率较低，经济性较差。因此，为了提升系统性能，既需要寻求更安逡逑全经济的工质提高发电系统效率
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM615;TK51

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