太阳能空调中三相蓄能系统特性研究

【摘要】：太阳能资源丰富,清洁环保,它的研究利用受到世界各国的科技工作者越来越多地关注。以溴化锂水作工质对的太阳能吸收式制冷空调,符合节能及环保的要求。但太阳能具有间歇性,当夜间有制冷需要时,为充分利用太阳能,提高太阳能空调装置的使用率,需设置蓄能装置。溶液蓄能技术是蓄能空调技术的一种,利用中低品位热源使溴化锂溶液等吸收式制冷工质对中的制冷剂蒸发,制冷剂蒸汽冷却液化后蓄存在制冷剂储罐中,而稀溶液浓缩,再利用浓溶液吸收储存的制冷剂,从而实现制冷。该技术蓄能密度大,且可使用太阳能等作为驱动热源。基于溶液蓄能技术的三相蓄能技术(“三相”分别是指溶液、晶体和水蒸气),能进一步提高系统的蓄能密度,现在国内外学者对三相蓄能系统有了一定的研究。本文提出了新型溴化锂水工质对的太阳能空调三相蓄能系统。该系统由常规溴化锂吸收式系统和三相蓄能装置并联组成。蓄能装置由蓄能罐、水储罐和泵等组成。白天,常规太阳能吸收式空调开启制冷,同时三相蓄能装置蓄能;夜间,蓄能装置释能,满足夜间空调房间的供冷需求。这不仅提高了太阳能利用率,又进一步提高了系统蓄能密度。首先,设计三相蓄能系统,包括蓄能装置设计、蓄能罐内传热管设计、设备大小设计等;其次,将系统分成若干模块,逐一建立蓄能罐模块等数学模型,并给出系统评价指标。结合实例使用MATLAB软件进行分析模拟,假定热源恒定条件下,研究集热介质(热水)温度、集热介质(热水)流量、换热器传热性能(传热面积与传热系数乘积)等参数对系统性能的影响;再次,在非恒定热源条件下,通过计算太阳能辐射强度和集热器集热效率,并结合实例研究三相蓄能系统蓄能过程实际特性。通过实验设计和分析模拟,可以更好地为实验台的搭建和实验台的运行提供便利和理论依据。 【关键词】：太阳能 溴化锂 蓄能 模型
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 主要符号说明7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 太阳能蓄能空调技术的研究意义11-12
• 1.2 太阳能蓄能空调的蓄能方式12-15
• 1.2.1 显热式12-13
• 1.2.2 潜热式13
• 1.2.3 热化学式13-15
• 1.3 太阳能蓄能空调技术的研究现状15-18
• 1.3.1 太阳能吸收式制冷空调的研究15
• 1.3.2 国内外溶液蓄能技术的硏究现状15-16
• 1.3.3 国内外三相溶液蓄能技术硏究现状16-18
• 1.4 模拟计算软件介绍18-19
• 1.5 本学位论文的研究内容19-21
• 第2章 太阳能空调三相蓄能系统设计21-37
• 2.1 系统简介21-22
• 2.2 工作原理22-23
• 2.3 三相蓄能系统装置设计23-27
• 2.3.1 蓄能罐24-26
• 2.3.2 水储罐26-27
• 2.4 初始充注溶液计算27-28
• 2.5 传热计算28-30
• 2.5.1 蓄能罐内传热管传热系数（K1）计算：28-29
• 2.5.2 水储罐内传热管传热系数（K2）计算29-30
• 2.6 设备大小的计算30-31
• 2.6.1 蓄能罐内传热管面积计算公式30
• 2.6.2 水储罐内传热管面积计算公式30-31
• 2.6.3 蓄能罐31
• 2.6.4 水储罐31
• 2.7 实验设备详细表31-34
• 2.8 实验设计详图及设计说明34-37
• 2.8.1 设计详图34-36
• 2.8.2 设计说明36-37
• 第3章 三相蓄能系统数学模型建立37-51
• 3.1 系统描述37-38
• 3.2 数学模型38-49
• 3.2.1 蓄能罐数学模型38-45
• 3.2.2 水储罐动态数学模型45-46
• 3.2.3 蒸发器动态数学模型46-47
• 3.2.4 吸收器动态数学模型47-48
• 3.2.5 评价指标48-49
• 3.3 结论49-51
• 第4章 恒温热源三相蓄能系统动态模拟实例计算及分析51-69
• 4.1 典型循环模拟及分析52-56
• 4.1.1 蓄能过程53-54
• 4.1.2 释能过程54-56
• 4.2 各因素对系统性能的影响56-66
• 4.2.1 热源温度对蓄能性能的影响56-58
• 4.2.2 热源流量对蓄能性能的影响58-60
• 4.2.3 换热管（蓄能罐内）对蓄能性能的影响60-61
• 4.2.4 蓄能速率对蓄能性能的影响61-63
• 4.2.5 初始溶液质量分数和质量对蓄能性能的影响63-64
• 4.2.6 释能速率对释能的影响64-65
• 4.2.7 冷却水流量对释能的影响65-66
• 4.3 结论66-69
• 第5章 变温热源太阳能空调三相蓄能系统数学模型及动态模拟69-77
• 5.1 太阳能集热器数学模型69-71
• 5.1.1 太阳辐射强度70-71
• 5.1.2 集热器集热效率计算71
• 5.2 动态模拟结果及分析71-74
• 5.3 结论74-77
• 结论77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文83-85
• 致谢85

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