太阳能双效溴化锂吸收式制冷系统的性能研究

“中国科学技术大学” 2009

韩崇伟

【摘要】: 近年来，中国城乡建筑的发展一直非常迅速. 新建房屋的年建筑面积高达1.6-19亿平方米. 到2001年底，全国城乡住房建设面积已超过360亿平方米. 目前，全国建筑能耗已超过全国总能耗的四分之一以上，并有持续上升的趋势. 建筑能耗包括热水，供暖，空调，照明，家用电器等. 其中，住宅和公共建筑的空调能耗占所有建筑能耗的很大比例. 随着常规能源的日益匮乏和日益严重的环境问题，太阳能由于其清洁，无污染，可再生等优点而越来越受到人们的重视和青睐. 在太阳能热利用领域，太阳能制冷和空调具有使能源利用与季节匹配并且对环境没有破坏性的优点. 近几十年来，它发展迅速. 太阳能溴化锂吸收式制冷是目前最成熟的太阳能制冷技术，现已进入实际示范阶段. 目前，太阳能溴化锂吸收式制冷的研究主要集中在单效系统上，这主要是因为单效系统对热源的要求较低（75-90℃），且该系统通常使用廉价平板或真空管太阳能集热器. 系统成本相对较低，但系统效率不高（COP 0.6-0.7）. 本文对太阳能双效溴化锂吸收式制冷系统进行了理论研究. 该系统的太阳能收集器部分使用抛物线槽太阳能聚焦收集器（PTC），具有灵敏度高，集热效率高和工作流体出口温度高的优点. 冰箱使用热水型双效并联溴化锂吸收型高性能系数的冰箱.

与太阳能单效溴化锂吸收式制冷系统相比，双效系统对热源（120-160℃）的要求更高，但太阳能的利用效率更高（COP 1.2-1.5） ，具有更好的节能效果. 首先，建立了PTC的一维非稳态传热模型，计算了沿轴的光强度分布，并对给定工作条件下PTC的动态性能进行了数值模拟. 比较实验结果. 仿真结果与实验结果之间的差异在4.61％之内. 两者非常吻合，这验证了模型的合理性. 建立了热水双效并联溴化锂/ H_2O吸收式制冷系统的稳态集中参数模型. 通过数值模拟，对热源水入口温度，热源水流量，冷却水入口温度，冷却水流量，冷水出口温度，冷水流量，溶液分配比和溶液循环量等工作条件的影响对系统性能进行了研究. ，分析容易因工作条件变化而引起的系统故障. 计算结果表明，系统的制冷量和制冷系数随运行条件的变化而变化. 需要将操作条件的变化控制在一定范围内，否则会导致系统结晶溶液，工作压力过高，制冷剂水或冷冻水冻结. 故障. 基于PTC模型和双效并联LiBr / H_2O吸收式制冷系统，对抛物线槽式集热器（PTC）对太阳能双效LiBr / H_2O吸收式制冷系统的性能进行了数值模拟，并对其运行进行了研究. 温度对系统整体效率的影响，计算结果表明: PTC在高温工作条件下具有很高的集热效率；当工作温度为173.5℃时，系统总效率最高，达到0.8250；与ETC相比，采用PTC的太阳能双效吸收式制冷系统具有最佳的系统性能. 在相同条件下，选择PTC时，集热面积最小，但由于PTC价格高，系统成本很高.

在合肥的气候条件下，采用抛物线槽式集热器（PTC）的太阳能双效LiBr / H_2O吸收式制冷系统的设计优化和经济分析. 该系统由66.125m〜2PTC和16kW双效并联溴化锂吸收式制冷机组成，并增加了热水储罐和气体辅助加热装置. 研究了热水储罐容量和气体辅助加热设定温度对系统性能的影响. 结果表明: 当储水箱容量为0.6 m〜3双效吸收式制冷，气体辅助加热设定温度为158.0℃时，系统在冷却期间消耗的气体最少；系统在冷却期间接收太阳能113594.52MJ，太阳能保证率达到0.5997. 与仅使用气体的双效溴化锂吸收式制冷系统相比，太阳能双效制冷系统在制冷的整个一年中可节省4091.11m〜3的燃气. 系统运行成本低，但系统仍不经济，主要原因是PTC价格昂贵，初期投资太大. 当PTC的价格低于$ 350.0 / m〜2时，太阳能双效制冷系统比仅使用气体的双效溴化锂吸收制冷系统更经济. 从理论上研究了双效并联溴化锂吸收式制冷系统的双热源工作模式的热性能双效吸收式制冷，并研究了低压发生器消耗的热量和系统运行参数的变化对热性能的影响. 系统的分析. 计算结果表明，在双热源工作模式下，随着低压发生器热量消耗的变化，为保证系统正常运行，需要对溶液流量进行调节和控制: 低压发生器的热量增加，系统的节能效果更好，运行成本更低. 溶液分配比的可调范围随工作条件的变化而变化.

[授予学位的单位]: 中国科学技术大学

[学位]: 博士

[学位奖]: 2009

[分类号]: TU831； TU18

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