基于太阳能制冷系统导热油循环设计与实验研究

【摘要】：在制冷与空气调节中使用太阳能是一个非常有前途的领域,也是当今制冷行业技术研究热点。氨水扩散-吸收式制冷系统结构简单,无运动部件,可以利用低品位热能驱动运行。将太阳能应用于该系统进行制冷,市场潜力巨大,环保意义深远。本文首先介绍了以导热油作为热介质的太阳能循环管路系统。对太阳能制冷系统导热油循环的两种模型进行数值模拟研究。模拟验证太阳能导热油循环系统的可行性,并针对不同介质及加热温度情况下进行模拟分析。结果表明:与水相比,循环过程中导热油的重度差较大,因此导热油作为循环介质流动速度大于水的流速,为4.82×10-2m/s,水的流速为3.84×10-2m/s,导热油的换热量提高33.3%;通过模拟不同温度下的导热油循环情况,表明加热温度越高越有利于循环的运行。其次对使用弦月形通道的发生器进行结构设计。构建了导热油管道的循环系统,根据阻力值并考虑太阳能冰箱整体高度的前提下确定了发生器中心安装高度为1550mm,保证导热油有足够的循环动力。计算得出导热油循环系统的热量损失为W56.60。最终确定导热油所能提供给发生器的功率为1204.3W。最后利用小型槽式太阳能集热器加热导热油,驱动一台XCD-30冰箱进行实验研究。当太阳能集热器温度达到170℃时,制冷机组开始产生制冷效果,此时启动时间为54min,制冷温度为8℃;样机的制冷量随加热温度的增加而增大,当加热温度为190℃时制冷量最大,此时的制冷量为9.2W;制冷系数COP随输入功率的增加而增加,当加热功率为70W时COP为0.082。通过对该系统运行规律的研究,初步得到了太阳能加热导热油驱动扩散-吸收式制冷系统的性能。 【关键词】：太阳能 导热油循环 扩散-吸收式制冷 数值模拟
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.1.1 我国太阳能资源10-11
• 1.1.2 我国太阳能热利用技术11-12
• 1.2 我国冰箱的现状以及发展太阳能扩散-吸收式冰箱意义12-14
• 1.2.1 我国冰箱的应用现状12-13
• 1.2.2 太阳能扩散-吸收式冰箱优点及发展意义13-14
• 1.3 太阳能扩散-吸收式制冷系统14-16
• 1.3.1 扩散-吸收式制冷技术国内外研究概况14-15
• 1.3.2 太阳能扩散-吸收式制冷技术研究概况15-16
• 1.4 本文的研究内容16-17
• 2 扩散-吸收式制冷系统原理及循环分析17-25
• 2.1 氨水扩散-吸收式制冷系统17-18
• 2.1.1 制冷原理17-18
• 2.1.2 扩散-吸收式制冷系统特点18
• 2.2 扩散-吸收式制冷机组各部件简述18-20
• 2.2.1 发生器18
• 2.2.2 精馏器18
• 2.2.3 冷凝器18-19
• 2.2.4 蒸发器19
• 2.2.5 吸收器19-20
• 2.3 扩散-吸收制冷系统循环分析20-24
• 2.3.1 扩散-吸收式制冷系统工质循环过程简述20
• 2.3.2 扩散-吸收式制冷循环参数分析20-24
• 2.4 本章小节24-25
• 3 太阳能导热油循环管路介绍及其模型的数值模拟25-40
• 3.1 太阳能导热油循环管路设计目标25
• 3.2 太阳能集热器设计25-28
• 3.2.1 太阳能集热器简述25-26
• 3.2.2 太阳能集热器真空管个数的确定26-28
• 3.3 太阳能导热油循环管路28-31
• 3.3.1 太阳能制冷系统热源循环管路介质选型28
• 3.3.2 循环系统设计原理及注意事项28-30
• 3.3.3 循环系统结构介绍30-31
• 3.4 导热油循环系统结构的数值模拟31-38
• 3.4.1 导热油循环系统的几何简化模型31-32
• 3.4.2 导热油单管循环系统的数学模型32-33
• 3.4.3 导热油单管循环系统FLUENT模拟分析33-34
• 3.4.4 导热油单管循环系统模拟结果34-38
• 3.4.4.1 不同介质对单管循环系统运行的影响36-37
• 3.4.4.2 不同温度对单管循环系统运行的影响37-38
• 3.5 本章小结38-40
• 4 扩散-吸收制冷机组发生器及太阳能导热油循环管路设计计算40-53
• 4.1 发生器结构设计40-42
• 4.2 太阳能导热油循环管路设计计算42-52
• 4.2.1 循环管路结构设计42
• 4.2.2 循环系统阻力计算及校核42-48
• 4.2.3 循环系统散热损失计算及校核48-52
• 4.3 本章小节52-53
• 5 太阳能扩散-吸收式制冷实验53-59
• 5.1 扩散-吸收式制冷实验平台53-55
• 5.1.1 样机基本结构53-54
• 5.1.2 测量系统54
• 5.1.3 灌装系统54-55
• 5.2 实验过程与步骤55-56
• 5.3 实验结果与分析56-58
• 5.4 本章小节58-59
• 6 结论与展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 在校期间发表的论文65

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