太阳能--电能互补型吸收/压缩循环耦合热泵研究

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当今社会,由于人均能源消耗大大增大,能源需求量不断增加,使得可再生能源的利用成为二十一世纪面临的严峻挑战。清洁能源中,太阳能因其丰富、低廉、清洁的优点受到各个国家的大力推广,国内外研究者将太阳能吸收制冷循环与压缩机(或压缩制冷循环)耦合,组成复合制冷系统,从而扩大制冷循环的温区工作范围、提升制冷效率,并提高太阳能综合利用效率。但是,现有太阳能吸收/压缩复合制冷系统存在三大缺点:①集热器面积大、初投资高;②除非使用储罐,否则不能实现全天候运行;③冬季供热能力差。
  针对这些问题,本课题提出太阳能-电能互补型吸收/压缩循环耦合系统,新系统在夏季制冷工况下由吸收/压缩复叠制冷子系统(包含吸收制冷循环和与其耦合的压缩制冷循环)和并联式的风冷电压缩制冷子系统组成,在冬季供热工况下,新系统吸收循环不工作,由太阳能水源热泵子系统和空气源热泵子系统组成。新系统可减小集热器面积、增加太阳能利用率、延长太阳能有效利用时间且无需储罐就能实现系统全年全天候运行。
  对太阳能-电能互补型吸收/压缩循环耦合系统进行理论研究。在阐述新系统工作原理的基础上,建立组成新系统各部件的热力学数学模型,并在C++环境下编写程序对新系统的制冷和制热特性进行数值计算,对新系统的影响因素进行分析。研究结果表明,增加吸收制冷循环的发生温度、蒸发温度或降低吸收制冷循环冷凝温度或者降低风冷电压缩制冷子系统的冷凝温度,均会引起新系统总功耗下降,增加吸收制冷循环蒸发温度是提高吸收制冷循环制冷效率、降低发生温度和扩大太阳能吸收制冷循环工作温区(时间)的有效手段;新系统的总耗功远小于传统空气源热泵的耗功,典型工况下,新系统的节能率达50%。
  运用热工学理论,基于热力学优化设计参数,对新系统的各个部件结构尺寸进行设计计算制作,为后期实验台建设打下基础。
  搭建并改造了低发生温度下溴化锂吸收制冷子系统实验装置,进行初步试验测试。研究对发生温度、蒸发温度、冷凝温度和吸收温度对溴化锂吸收制冷子系统的循环性能影响,并进行测试数据的不确定度分析。
  最后,总结本文得出结论,并对今后进一步研究工作进行展望。
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