基于燃气内燃机与溴化锂制冷机的冷热电联供系统仿真研究

发布时间：2017-10-08 08:34

  本文关键词：基于燃气内燃机与溴化锂制冷机的冷热电联供系统仿真研究

  更多相关文章： 冷热电联供系统 燃气内燃机 溴化锂吸收式制冷机 仿真

【摘要】：传统分产供能方式中,电厂通过燃烧煤粉、天然气等化石燃料带动发电机发电来满足用户电能的需求,虽然通过燃烧可以将化石燃料中的大部分化学能转化为热能,但是热能转化为电能的综合利用效率低,绝大部分的热能没有回收利用冷热电联供系统是一种建立在能量梯级利用概念的基础上,以小规模、分散式的方式布置在用户附近,将制冷、供热(采暖和供热水)及发电过程一体化的多联供能源系统,目的在于提高能源利用效率,减少碳化物及有害气体的排放。本文提出一个由燃气内燃机和溴化锂吸收式制冷机组成的冷热电联供系统,燃气内燃机作为动力子系统带动发电机发电,吸收式制冷机组以内燃机排烟为输入能量生产空调冷冻水,缸套水通过板式换热器制造生活热水。系统在夏季为用户提供空调冷负荷,冬季为用户提供热水、供暖负荷。当系统发电量不足时,可从电网购电；当系统冷、热量供应不足时,由电制冷机和供热锅炉提供。本文建立了燃气内燃机、溴化锂吸收式制冷机的数学模型,运用MATLAB软件建模并对其组成的联供系统进行仿真研究,得出冷冻水流量、燃气内燃机负荷突然变化对系统主要部件参数的影响,在此基础上,如果系统要保持用户制冷负荷的需求,制冷机补燃系统开始工作,提供制冷机所需热量。本文主要工作：首先,收集冷、热、电联供系统的案例,总结联供系统相较于分产系统的优势。依据联供系统的集成原理,对组成系统的各设备进行热力计算,得出合理的联供系统组成方式。其次,相比于冷热电联供系统动力子系统其他设备,燃气内燃机作为联供系统动力部分有优势：其发电效率可以达到45%、启动迅速、部分负荷特性好、热工转换能力强；另一个优势是可利用余热量非常大,85～95℃的缸套水流量很大,可以利用换热器生产生活热水；燃气内燃机排烟温度在400～600℃之间,高品质烟气带动下游溴化锂制冷机为用户提供冷负荷。燃气内燃机作为联产系统的起始点,对下游的溴冷机产生直接影响,溴化锂制冷机由于其容积惯性,动态响应时间远远落后与内燃机。准稳态模型应用于内燃机建模。溴化锂制冷机的容积惯性决定了其响应的滞后性,要对其容积特性进行详细的建模需要大量的方程,计算过程繁琐、计算量大。集总参数法建模基本能满足本文动态仿真的需求。最后,对燃气内燃机和溴冷机组成的联供系统进行动态响应仿真研究：依次改变系统输出电负荷、冷负荷,得出发生器中压力、冷冻水出口温度、制冷量和COP的变化情况；燃气内燃机输出负荷降低,冷负荷需求不变时,启动溴化锂制冷机机补燃装置,仿真结果显示系统各参数回到燃气内燃机满负荷状态,COP系统略微下降
【关键词】：冷热电联供系统 燃气内燃机 溴化锂吸收式制冷机 仿真
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU83;TM611.2
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 背景及意义14-18
• 1.1.1 当前能源环境14-15
• 1.1.2 冷热电联供系统15-18
• 1.2 CCHP国内外发展与研究动态18-23
• 1.2.1 CCHP国内外发展现状18-21
• 1.2.2 CCHP系统国内外研究现状21-23
• 1.3 课题的来源、意义和研究内容23-26
• 1.3.1 课题的来源、意义23
• 1.3.2 课题研究内容23-26
• 第二章 燃气内燃机冷热电联供系统配置26-36
• 2.1 CCHP系统的构成26-27
• 2.1.1 CCHP子系统26-27
• 2.2 燃气内燃机冷热电联供系统的配置27-31
• 2.2.1 我国燃气大发展和燃气内燃机的优势27-28
• 2.2.2 燃气内燃机冷热电联供系统集成原理28-29
• 2.2.3 燃气内燃机冷热电联供系统方案29-31
• 2.3 机组选型及符合匹配31-34
• 2.4 CCHP系统仿真34-36
• 2.4.1 仿真概念34
• 2.4.2 模块化建模34-36
• 第三章 燃气内燃机仿真建模36-50
• 3.1 燃气内燃机仿真建模概述36-37
• 3.2 涡轮增压燃气内燃机仿真建模37-46
• 3.2.1 压气机模型38-40
• 3.2.2 涡轮模型40
• 3.2.3 涡轮增压器动力学模型40-41
• 3.2.4 中冷器模型41-42
• 3.2.5 气缸模型42-45
• 3.2.6 内燃机动力学模型45-46
• 3.2.7 调速器模型46
• 3.3 基于Matlab/Simulink的内燃机仿真46-50
• 3.3.1 Matlab/Simulink与仿真技术46-47
• 3.3.2 Sinulink仿真算法47
• 3.3.3 燃气内燃机模型47-50
• 第四章 吸收式制冷机的建模50-66
• 4.1 溴化锂吸收式制冷技术50-52
• 4.1.1 溴化锂吸收式制冷机制冷工作原理50-51
• 4.1.2 溴化锂吸收式制冷机变工况性能及其影响因素51-52
• 4.2 溴化锂制冷机的建模与仿真52-60
• 4.2.1 高压发生器传热模型52-55
• 4.2.2 溴冷机各设备模型55-60
• 4.3 工质特性60-64
• 4.3.1 空气与天然气特性参数计算60
• 4.3.2 烟气物性参数计算60-61
• 4.3.3 水和水蒸汽物性参数计算61-63
• 4.3.4 溴化锂溶液物性参数计算63-64
• 4.4 溴化锂吸收式制冷机模型64-66
• 第五章 CCHP系统仿真结果与分析66-76
• 5.1 CCHP系统仿真模型66-67
• 5.2 冷冻水流量变化对CCHP系统性能的影响67-69
• 5.2.1 对高、低压发生器压力的影响67-68
• 5.2.2 对蒸发器压力、冷冻水出口温度和制冷量的影响68-69
• 5.3 燃气内燃机负荷变化对系统性能的影响69-73
• 5.3.1 对高、低压发生器压力的影响71
• 5.3.2 对冷冻水出口水温、制冷量的影响71-73
• 5.4 制冷机补燃对系统参数的影响73-76
• 5.4.1 对高、低压发生器压力的影响73-74
• 5.4.2 对制冷量和COP的影响74-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 本文工作总结76-77
• 6.2 本文的不足及展望77-78
• 参考文献78-84
• 致谢84-86
• 攻读学位期间发表的学术论文情况86-87
• 学位论文评阅及答辩情况表87

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 杨锦成;微型燃气轮机冷热电联供系统集成与性能仿真研究[D];上海交通大学;2009年

2 吴大为;分布式冷热电联产系统的多目标热力学优化理论与应用研究[D];上海交通大学;2008年

，

本文编号：993050