生物质能—太阳能联合制冷的适配性研究

发布时间：2020-06-03 13:17

【摘要】：本研究项目是河南省教育厅自然科学研究指导计划项目(编号:2009B480001) 全球能源供应紧张,2006年底世界石油、煤炭的储采比分别为41.0、147.0。中国基本能源消费居世界第二位,煤多油(气)少,石油供应对外依存度较高,能源安全问题日益严重。温室效应将会最为严重的环球生态灾难,节能减排成为应对气候变化的重要技术措施。对可再生能源、清洁能源和新型能源的开发是世界今后能源利用的总趋势,再生能源、清洁能源、新能源综合利用技术研究是今后能源科学基础研究和工程应用主要任务。 主要研究工作: (1)分析研究了小型溴化锂吸收制冷机的效率问题,并从热工计算和实际设计两个方面提出了改进意见,并把优化设计思路在加工制冷机的过程实现。对小型制冷机组进行初步实测,效率为0.6,性能满足实验需要 (2)对太阳能集热器进行选择计算,并对集热器工作效率进行动态和静态了测试,效率接近60%,满足试验要求。 (3)在总结数理建模和仿真技术的基础上,对原有复杂系统构成的溴化锂联合吸收制冷系统简化为三个子系统,在不影响目标函数分析的条件下,舍去建筑空调系统,重点研究制冷系统和热源系统匹配关系,大大简化系统分析复杂程度。 (4)针对系统动态过程特性,建立了锅炉系统、制冷系统、集热器简化的基于MATLAB-Simulink动态系统仿真平台的模型,对锅炉模型进行优化修正,提高了仿真计算效率。建立联合工况系统的耦合关联动态仿真系统模型,减少试验工作量。 (5)建立适用对制冷系统经济技术分析的数学模型,进行初步分析。 主要结论 (1)通过对双热源不同连接方式的分析和仿真测试,发现入口温度的变化对太阳能集热器和吸收制冷机效率影响明显。入口温度高升高,太阳能集热器和制冷机组效率降低。串联方式运行的双热源系统,制冷机组出水首先连接太阳能集热器,再连接生物质锅炉是最优方案。 (2)并联工况的分流比例K值增加,有利于提高锅炉效率。分流比例K值减小,有利于提高集热器效率。分析认为K值保持在0.5-0.6比较合适。 (3)串联模式运行下的锅炉的换热效率较高,并联模式下太阳能集热器具有较高的效率。 (4)系统循环水流量增加,各部分传热强化,有利于提高制冷系统效率。 (5)对制冷机、热源、空调用户组成的整体系统存在最大热经济性数值及相应的制冷系数。制冷机必须牺牲一部分制冷系数,才能取得一定的热经济性。
【图文】：

世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达 4．84×104 亿吨标准煤，占世界化石燃料可采资源量的 66．8％。原油的分布从总体上来看极端不平衡：从东西半球来看，约 3／4的石油资源集中于东半球，西半球占 1／4；从南北半球看，石油资源主要集中于北半球；从纬度分布看，主要集中在北纬 20°-40°和 50°-70°两个纬度带内。波斯湾及墨西哥湾两大油区和北非油田均处于北纬 20°-40°内，该带集中了 51.3%的世界石油储量；50°-70°纬度带内有著名的北海油田、俄罗斯伏尔加及西伯利亚油田和阿拉斯加湾油区[9]。中国煤炭资源丰富，除上海以外其它各省区均有分布，但分布极不均衡，含煤地层主要分布在华北、华南、西北、西南(滇、藏)、东北和台湾六个富煤区[10]。中国已经查证的煤炭储量达到 7241.16 亿吨，其中生产和在建已占用储量为 1868.22 亿吨，尚未利用储量达 4538.96亿吨。中国原油探明储量为 21.9 亿吨，集中分布在渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多斯、准噶尔、珠江口、柴达木和东海大陆架，其可采资源量 17.2 亿吨，占全国的 81.13％[11]。

图 1-2 世界能源使用变化情况Fig1-2 Trend of world energy utilization2 能量转换规律在总结生产实践的基础上，人们不断总结完善热力学规律，建立了科学的热力学与能换理论体系，通过研究热现象中物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系[12]，，状态发生变化时系统与外界相互作用（包括能量传递和转换），指导能源利用开发的生际。1665 年 Christian Huygens 以冰水共存和水的沸腾作为温度计量的参考点，174典的 Anders Celsius 定义了摄氏温标，标志对热力学的研究从定量阶段进入定性时期seph Black 区分温度与热量，比热和热容量概念，奠定热平衡理论的基础； Jaesort Joule 在研究热与功转化实验的基础上，在 1850 前后提出了热力学第一定律（w of thermodynamics）；Said Carnot 的理想热机理论奠定热力学基础；克劳修udolph Claudius 和开尔文 Lord Kelvin 在总结前人研究的基础上，1850 年前后提出
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S214.4;S216

【参考文献】

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2 郝石生;我国有机地球化学的发展与瞻望[J];沉积学报;1997年02期

3 李艳芳;岳小花;;我国生物质发电行业存在的问题及对策[J];中国地质大学学报(社会科学版);2009年02期

4 唐跃进,李敬东,程时杰,潘垣;超导变压器的基本特点和开发现状[J];电力系统自动化;2001年06期

5 侯予,王瑾,熊联友,刘井龙,陈纯正;逆布雷顿(Reverse-Brayton)循环空气制冷机系统试验台的建立[J];低温工程;2000年02期

6 刘清志;王爱春;;生物质能开发利用对策[J];节能;2010年02期

7 杨秀;;美国国家建筑能耗统计概况[J];建筑科学;2010年04期

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9 翟晓强;;太阳能制冷系统应用现状及匹配设计方法研究[J];建设科技;2008年18期

10 袁振宏;吕鹏梅;孔晓英;;生物质能源开发与应用现状和前景[J];生物质化学工程;2006年S1期

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1 李荫;生物质成型燃料热水锅炉的改进设计与试验[D];河南农业大学;2006年

本文编号：2694877