【摘 要】
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当前的全球能源需求正在急剧增加,主要能源供应大多来自于一次能源燃烧提供的热能,然而化石能源的过度开发和消耗引发了严重的环境问题。在能源的利用过程中,大量的能源以废热的形式未被利用而排放掉,因此余热发电技术为提高能量利用效率、减少一次能源消耗提供了有力的解决方案。目前,对于温度低于80℃余热资源的利用问题,现有的热力循环系统能量转换效率极低,急需构建新型高效的热力循环系统以对80℃以下低品位热能有效
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当前的全球能源需求正在急剧增加,主要能源供应大多来自于一次能源燃烧提供的热能,然而化石能源的过度开发和消耗引发了严重的环境问题。在能源的利用过程中,大量的能源以废热的形式未被利用而排放掉,因此余热发电技术为提高能量利用效率、减少一次能源消耗提供了有力的解决方案。目前,对于温度低于80℃余热资源的利用问题,现有的热力循环系统能量转换效率极低,急需构建新型高效的热力循环系统以对80℃以下低品位热能有效利用与转化。近来,由低温余热驱动的渗透热机被提出。本文从渗透热机利用低温热能发电技术出发,专注于基于吸附的渗透热机,并以完善系统模型,提高系统性能为目的进行了研究。首先,本文提出了一种结合吸附脱盐和压力延迟渗透的新型冷电联产渗透热机。考虑了系统输出的冷量,建立了系统的稳态数学模型,系统地研究了运行参数和运行条件对系统性能的影响。研究发现具有较大相对压力和适当吸附焓的吸附剂性能更佳。盐的渗透系数越大,电效率和(火用)效率越高,制冷系数越低。其次,本文建立了结合吸附脱盐和反电渗析的冷电联产系统动态数学模型,克服了稳态模型只能描述理想情况的缺点。讨论了系统的动态响应以及分离单元与发电单元非对称运行周期的情况,并分析了一些重要的运行参数对系统性能的影响。结果表明可以通过缩短吸附/解附时间,延长切换时间,降低工作溶液的浓度,以及增加工作溶液的质量来提高系统的综合性能。最后,本文进一步提出了吸附脱盐-反电渗析系统两种能量回收方案,回收溶液蒸发释放的冷量和冷凝器中溶剂冷凝释放的潜热以提高系统的发电能力。结果表明两种能量回收方案都显著提高了吸附剂的吸附能力,从而导致输出的功增加。与没有能量回收的系统相比,将冷凝器内置于蒸发器中的能量回收方案将电效率提高了11.3%。
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