太阳能—生物质能联合吸收式制冷系统研究

【摘要】： 我们这个项目得到了郑州市科技局的支持,是郑州市2008年的科技攻关项目(项目编号:083SGYG24123-1)。世界经济的快速发展,需要消耗大量的能源,这与化石能源储量的有限性形成了矛盾,能源问题已成为世界各国人民面临的最紧迫问题之一;同时由于环境污染和温室效应,使得人们对环保的重视程度达到了前所未有的高度,那些对臭氧层有破坏、能够产生温室效应的氯氟烃(CFCs)类制冷剂被人们严格限制使用,寻找氯氟烃(CFCs)类制冷剂替代物的问题受到世界各国科学家的高度关注。氨水吸收式制冷系统由于其可利用低品位能源制冷,同时制冷工质是环境友好型的氨,既不破坏臭氧层,又不产生温室效应,近年来受起国内外研究学者的重视。 我们提出太阳能-生物质能联合吸收式制冷方案,将太阳能和生物质能引入到制冷系统中来。利用太阳能和生物质能联合驱动制冷机运行,不仅有效地节约了能源,拓宽了太阳能和生物质能的利用领域,而且还有利于环境保护。我国农村偏远缺电地区,拥有丰富的太阳能和生物质能资源,在这些地区推广使用太阳能-生物质能联合吸收式制冷系统,不仅可以改善当地农民的生活品质,而且不增加传统能耗,同时有利于环境保护,无疑将会有非常广阔的前景。本文的研究内容及结论如下: (1)结合实际生活需要,设计加工了一台100L、260W的小型氨水吸收扩散式冰箱,采用氨水作为制冷工质对,氢气作为辅助气体;通过实验,该制冷设备的最大制冷系数COP可达0.39; (2)根据太阳能辐射特性和制冷机组的要求,对太阳能集热器进行选择,并计算了集热器的面积; (3)根据生物质燃烧特性和制冷机组的要求,对生物质能炉具的主要设计参数、结构,进行确定、设计和计算,研制了一台符合要求的生物质成型燃料炉具; (4)对太阳能-生物质能制冷系统进行组装和优化,并自主研发了自动控制系统,使该系统能够全天侯、不间断自动运行;对联合制冷系统进行试验,分析了影响系统COP的影响因素,为今后系统的改进设计提供了参考依据; (5)通过对整个制冷系统进行试验,得出系统的制冷系数COP为0.35、可制得0℃以下低温,试验证明太阳能-生物质能联合吸收式制冷系统能够满足生产、生活需要,在技术上是可行的。 【关键词】：太阳能集热器 生物质能 炉具 吸收式制冷 系统设计 试验研究
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TB651
【目录】：

• 致谢4-9
• 摘要9-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 吸收式制冷的国内外研究现状13-14
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14
• 1.3 课题研究的目的、内容和意义14-16
• 1.3.1 课题研究的目的14-15
• 1.3.2 课题研究的内容15-16
• 1.3.3 课题研究的意义16
• 1.4 课题的创新点16
• 1.5 本章小结16-17
• 2 氨-水吸收式制冷系统研制17-34
• 2.1 吸收式制冷的原理和特点17-18
• 2.1.1 吸收式制冷的原理17
• 2.1.2 吸收式制冷的特点17-18
• 2.2 工质对的比较和选择18-21
• 2.2.1 工质对的比较18-19
• 2.2.2 两种吸收式制冷机的比较19
• 2.2.3 氨水溶液的性质19-21
• 2.3 氨水吸收式制冷机21-23
• 2.3.1 氨吸收式制冷机的基本循环21
• 2.3.2 氨吸收扩散式制冷机循环21-22
• 2.3.3 A-ADRU 制冷系统的特点22-23
• 2.4 氨吸收扩散制冷系统的工作原理及其基本结构23-24
• 2.5 吸收扩散式制冷系统主要部件选择及参数确定24-30
• 2.5.1 制冷工质对的选择及确定24-25
• 2.5.2 系统的压力和温度以及工质浓度的确定25
• 2.5.3 蒸发器的设计25-26
• 2.5.4 装置中热虹吸泵类型的确定26-28
• 2.5.5 冷凝器参数的确定28-29
• 2.5.6 吸收器结构及参数的确定29
• 2.5.7 加热器的设计29-30
• 2.6 制冷装置的加工及实验30-33
• 2.6.1 制冷装置的加工30-31
• 2.6.2 制冷装置试验31-33
• 2.7 本章小结33-34
• 3 太阳能集热器的选择34-42
• 3.1 太阳能集热器的分类及选择34-37
• 3.1.1 平板型太阳能集热器34
• 3.1.2 聚光（焦）型太阳能集热器34-35
• 3.1.3 真空管太阳能集热器35
• 3.1.4 太阳能空气集热器35-36
• 3.1.5 热管承压式真空管集热器36-37
• 3.2 热管承压式真空管集热器的构造37-39
• 3.2.1 热管37-38
• 3.2.2 承压水箱38
• 3.2.3 热管承压式真空管集热器的优点38-39
• 3.3 热管承压式真空管集热器性能测试39-41
• 3.3.1 集热器热性能试验39-41
• 3.3.2 试验数据及结果41
• 3.4 热管承压式真空管集热器面积的确定41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 生物质炉具的设计42-50
• 4.1 生物质炉具主要设计参数的确定42-46
• 4.1.1 炉具热负荷的确定42-43
• 4.1.2 炉具水套容积的确定43
• 4.1.3 燃料消耗量的确定43
• 4.1.4 炉膛参数的确定43-45
• 4.1.5 烟囱参数的确定45-46
• 4.2 生物质成型燃料炉具性能的测试46-49
• 4.2.1 试验方法、仪器和条件46-47
• 4.2.2 炉具热效率的计算47
• 4.2.3 试验数据47-48
• 4.2.4 结果分析48-49
• 4.3 本章小结49-50
• 5 太阳能-生物质能联合吸收式制冷系统50-62
• 5.1 系统组装及优化50-51
• 5.2 制冷系统的自动控制设计51-57
• 5.2.1 实现原理51
• 5.2.2 电路控制部分51-57
• 5.3 系统特点57
• 5.3.1 系统的高效性57
• 5.3.2 系统的单向性57
• 5.3.3 系统的自动化性57
• 5.4 制冷系统的试验57-58
• 5.4.1 试验目的57
• 5.4.2 试验方法和材料57-58
• 5.5 试验结果及分析58-61
• 5.5.1 蒸汽温度对系统COP 的影响58
• 5.5.2 电加热和蒸汽加热的降温曲线对比58-59
• 5.5.3 发生温度与冷凝温度的变化59-60
• 5.5.4 环境温度对系统 COP 的影响60
• 5.5.5 夏季典型日的燃料消耗量60-61
• 5.6 本章小结61-62
• 6 结论与建议62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 存在问题与建议62-64
• 参考文献64-68
• ABSTRACT68-69

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