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基于R134a/DMF工质对吸收式热泵的系统建模及动态仿真研究

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基于R134a/DMF工质对吸收式热泵的系统建模及动态仿真研究

作者：赵家辉山东建筑大学

学位级别：硕士

在能源结构急需转型,我国提出“双碳”计划的背景下,可再生能源的利用成为了空调领域的重要发展方向,其中应用最广泛、技术最成熟的太阳能利用,为将太阳能与空调系统结合并且保证机组的使用效率,开展了太阳能-电能混合驱动吸收压缩式热... 详细信息

在能源结构急需转型,我国提出“双碳”计划的背景下,可再生能源的利用成为了空调领域的重要发展方向,其中应用最广泛、技术最成熟的太阳能利用,为将太阳能与空调系统结合并且保证机组的使用效率,开展了太阳能-电能混合驱动吸收压缩式热泵机组及关键技术研究项目,其中最主要的部分是以R134a-DMF为工质对的吸收式热泵系统,课题组已经成功搭建及运行实验台系统、完成机组静态数学模型,但由于太阳能的不稳定性,对于吸收式热泵机组在扰动工况下的稳定性研究是最重要的一部分,基于此,本文建立吸收式热泵机组动态模型,研究该系统的动态特性。本文的主要研究工作如下:(1)根据吸收式热泵运行原理,基于质量守恒、能量守恒以及物质守恒等原理,对各物理过程进行了合理的假设与简化,考虑主要部件的热惯性以及部件内溶液存储情况,以时间为自变量,建立了吸收式热泵各器件瞬态模型,包括发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、溶液热交换器以及电子膨胀阀。详细分析了各换热器内外侧介质的物理过程,选择了合适的经验公式,对换热器的内外侧换热系数以及换热器热惯性进行了计算,利用MATLAB软件进行编程,计算得到了每个换热器的换热系数及热惯性。(2)对于工质物性参数进行采集和拟合,编写物性参数子函数,以便在模块及整机程序中查询和调用。对于已有经验公式的物性参数直接编写子函数;对于在REFPROP软件中能够查询到的物性参数,将其数据导入MATLAB中,使用Curve Fitting Tool工具对其进行拟合,将拟合后的函数导入子函数文件;对于R134a-DMF二元混合溶液,在Aspen Plus软件中采用NRTL热力学模型进行拟合,将数据导入MATLAB中进行拟合和子函数编写。(3)将吸收式热泵系统分为六大部件模块,将每一模块基于物理过程的描述数学化,转化为非线性微分方程组,编写MATLAB模块子程序,利用数值计算法,通过MATLAB中的ode45求解器,对每一模块子程序进行求解,组成了模块模型。将各模块子程序按照物理过程顺序串联,组成整机子函数文件,对整机子函数同样使用ode45求解,组成整机模型。对建立的动态模型进行了稳态验证与动态验证,结果均显示所建模型准确性良好。(4)利用所建R134a-DMF吸收式热泵动态模型,进行扰动工况研究,分别改变热源水温度、冷却风温度以及冷冻水温度,观察各个部件的换热量、出口温度以及内部平均温度变化情况以及响应时间。热源进口水温由80℃阶跃至90℃时,发生器、吸收器、冷凝器与蒸发器换热量均上升,其中发生器响应时间最长,制冷COP由0.27增加为0.39。冷却风温由18℃阶跃至24℃时,发生器、吸收器、冷凝器与蒸发器换热量均下降,其中发生器、冷凝器响应时间最长,制冷COP由0.27降为0.21。冷冻水温由14℃变为12℃时,冷凝器换热量升高,发生器、吸收器和蒸发器换热量均降低,发生器与冷凝器响应时间均较长,制冷COP由0.19下降至0.17。结果表明,发生器受到扰动后,重新达到稳定状态的时间较长,分析其主要原因是受吸收器输出的溶液浓度变化以及发生压力变化影响,在实际应用中,需要对发生器进行压力调节,以使机组快速稳定。同时发现该实验机组换热器选型不当,吸收式单独运行时COP较小,达不到项目机组设计要求,需根据R134a-DMF溶液、R134a制冷剂等工质特性、流动特性等对换热器进行重新选型。本文研究动态模型可以用于后续系统优化,建立线性规划、动态规划以及多目标规划等,并且能够为R134a-DMF吸收式热泵机组的设计、配置、性能分析以及集成智能控制等关键研究问题提供参考依据,具有深远的研究意义。

关键词：吸收式热泵机组 R134a-DMF 动态模型扰动工况

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城市供热回水低位能再利用技术研究

城市供热回水低位能再利用技术研究

作者：王冠竹山东建筑大学

学位级别：硕士

当前,能源不足问题日益严重,我国环境污染问题也日益突出,雾霾天气的危害笼罩在我们每一个人的心头。随着我国城市化的不断发展,在2012年我国城市居民数首次超过农村居民数,城市内住房数量不断增多,需要供暖的面积越来越大。在建筑物的... 详细信息

当前,能源不足问题日益严重,我国环境污染问题也日益突出,雾霾天气的危害笼罩在我们每一个人的心头。随着我国城市化的不断发展,在2012年我国城市居民数首次超过农村居民数,城市内住房数量不断增多,需要供暖的面积越来越大。在建筑物的能耗中,供热能耗约占到二分之一左右。传统的城市供热管网已建成并投入运行,随着城市面积扩大,管网的承载负荷已经饱和。此时若是城市面积继续扩大,新建小区的供暖就是需要考虑的问题。本文结合当前我国供热现状和城市化发展趋势,分析了城市供热回水低位能再利用的一种方式,即利用吸收式换热机组增大管网热量的输送能力,扩大供热面积。本文首先介绍了国内外对于余热回收利用的现状和发展形势,介绍了第一类吸收式热泵和第二类吸收式热泵的具体形式,工作原理和系统流程,其中对吸收式热泵机组的适应管网发展的特性做了具体分析,得出吸收式热泵机组在城市供热回水低位能再利用方面的可行性。然后分别对压缩式热泵和吸收式热泵回收余热低位能的具体方式做了分析。另外,由于有些新建住宅可能在热力发电厂附近,因此,本文对发电厂附近的建筑物利用吸收式热泵机组供暖提出了供热方案以供参考。本文针对吸收式热泵机组回收城市供热回水低位能的方案,对比了当前能量的评价指标——能效率和和效率。并且分析了当前管网大温差换热引起大量(?)损失的现状,阐述了利用吸收式热泵机组可以提高能量利用的(?)效率的具体方案。通过济南市某新建小区的具体现状,为小区的供暖提出了三种供热方案,分别是燃气锅炉,压缩式热泵或吸收式热泵利用城市回水低位能再供热,建设地源热泵供热,分别对三种方式的优缺点进行了比较,并计算了初投资和年经营费用,利用动态回收期的比较了三种方案的优劣性。遗传算法为解决复杂管网的优化问题提供了一种新型的求解过程和通用的理论框架。本文利用山东省某县的供热一次网为理论模型,分析了为了增大城市供热面积,利用吸收式热泵回收城市供热回水低位能的最佳适用面积。最后得出本方案具有巨大的经济效益和实施可行性。

关键词：集中供热吸收式热泵机组遗传算法经济性

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直燃型溴化锂吸收式冷热水机组型式的分析

制冷技术 1998年第2期18卷 11-15页

作者：戴永庆蔡小荣上海704研究所 200031 江苏双良-特灵溴化锂制冷机有限公司江阴214444

本文介绍了国内外直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的几种型式以及它们各自的特点,分析认为制冷采暖专用机是目前国内外采用较多、较为合理和合算的形式;在具有废热源的场合宜选用直燃型吸收式热泵机组,在采暖运转时可大幅度降低燃料消耗。

关键词：直燃型吸收式热泵机组溴化锂制冷采暖

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350MW热电联产机组乏汽余热回收供热改造研究

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区域供热 2020年第3期 109-112页

作者：高鑫中冶西北工程技术有限公司

本文结合甘肃某能源中心2台350MW热电联产机组乏汽余热回收供热改造工程实例,通过从影响机组发电、乏汽余热利用能力、改造方案经济性等因素,对两种改造方案进行对比分析,讨论电厂热能梯级利用节能技术与资源综合利用的最佳途径。

关键词：热电联产余热回收吸收式热泵机组乏汽利用

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长输供热工程降低一级网回水温度的运行实践

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2022年第10期 232-234页

作者：孙福利承德热力集团有限责任公司河北承德067000

作为城市的重要基础设施,供暖系统的重要性不言而喻,只有做好城市的集中供暖工作,才能保证人们的生活水平。大温差长输供热系统是一种有效的解决办法,可以解决目前我国城市供热规模扩大、管网输送能力不足的问题。其中大温差热泵机组是... 详细信息

作为城市的重要基础设施,供暖系统的重要性不言而喻,只有做好城市的集中供暖工作,才能保证人们的生活水平。大温差长输供热系统是一种有效的解决办法,可以解决目前我国城市供热规模扩大、管网输送能力不足的问题。其中大温差热泵机组是大型温差供热系统的关键设备,根据三个中央空调系统的实测数据,在一次回水温度超过95℃时,系统一次供水温度显著下降。热泵二次侧的热能平衡调节要按失序进行。热泵二次侧失调度的减小,使一次侧的回水温度下降。在分压站板换流的一、二次侧流量接近时,传热端差较小;在实际操作中,尽量将二次侧的流量尽量保持在一次侧的流量,以保证大温差热泵的工作效率。

关键词：长输供热工程吸收式热泵机组一级网回水温度

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燃气锅炉烟气余热深度回收利用的分析研究

节能与环保 2021年第11期 73-75页

作者：曹亮窦蕾杨钦海远大能源利用管理有限公司

通过常规烟气板式换热器可回收部分烟气余热,利用烟气板式换热器配套吸收式热泵机组进行烟气余热深度回收,可提高天然气能源综合利用率10%以上,节能减排的潜力巨大。

关键词：烟气余热深度回收利用烟气板式换热器吸收式热泵机组能源综合利用率

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使用吸收式热泵和直接接触式换热器的锅炉烟气余热回收方案

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使用吸收式热泵和直接接触式换热器的锅炉烟气余热回收方案

第七届全国建筑环境与能源应用技术交流大会

作者：田秀芳詹桂娟江崇旭天津市建筑设计院中国铁路设计集团有限公司

项目是由办公塔楼、商业裙房配套设施组成的城市综合体。由于裙房功能改变、塔楼租户室温要求提高,原锅炉容量无法满足现有供暖负荷,考虑投资额低、运行率高、回收期短的基本原则,增加1套使用吸收式热泵机组和直接接触式换热器的烟气热... 详细信息

项目是由办公塔楼、商业裙房配套设施组成的城市综合体。由于裙房功能改变、塔楼租户室温要求提高,原锅炉容量无法满足现有供暖负荷,考虑投资额低、运行率高、回收期短的基本原则,增加1套使用吸收式热泵机组和直接接触式换热器的烟气热泵系统。分析了该项目采用烟气热泵系统的技术方案。结合项目特点,制定了采用直接接触式换热器的水处理方案。分析了采用烟气热泵系统的经济性。

关键词：吸收式热泵机组直接接触式换热器烟气热泵系统投资回收期水处理

来源： cnki会议评论

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长输供热工程降低一级网回水温度的运行实践

中国设备工程 2022年第2期 207-208页

作者：孙洪治王鼎力徐平平刘锐国能宁夏供热有限公司宁夏银川750001

大温差长输供热是解决城市供热面积增大而管网输送能力不足的有效解决方案。经过一个采暖季的调试和运行,进行降低一级网回水温度的运行实践总结。吸收式大温差热泵机组是实现大温差供热的核心设备,通过三座中心站的数据分析,当一次进... 详细信息

大温差长输供热是解决城市供热面积增大而管网输送能力不足的有效解决方案。经过一个采暖季的调试和运行,进行降低一级网回水温度的运行实践总结。吸收式大温差热泵机组是实现大温差供热的核心设备,通过三座中心站的数据分析,当一次进水温度达到95℃以上时,一次回水温度得到明显降低。热泵站的二次侧水力热力平衡调整应根据失调度进行调整。降低热泵二次侧失调度,一次侧回水温度也随之降低。当隔压站板换的一二次侧流量相近时,换热端差小,因此,在运行中,尽可能使隔压站二次侧流量接近一次侧流量,使大温差吸收式热泵处于高效运行区间。

关键词：大温差长输供热吸收式热泵机组一级网回水温度失调度流量配比

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