太陽能熱能輔助蒸汽壓縮式制冷循環(huán)理論與實(shí)驗(yàn)研究

太陽能空調(diào)具有很好的季節(jié)匹配性，夏季太陽輻射越好時(shí)系統(tǒng)制冷量越大，規(guī)?；瘧?yīng)用能夠有效緩解夏季空調(diào)用電負(fù)荷。但太陽輻射能量密度較低且受天氣影響較大，太陽能空調(diào)存在間歇性和不穩(wěn)定性等問題；另一方面，很多場(chǎng)合太陽能裝置安裝空間有限，一定程度上限制了其推廣應(yīng)用。提高太陽能空調(diào)循環(huán)效率，減小集熱器安裝面積；實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)，解決其運(yùn)行穩(wěn)定性，是太陽能空調(diào)發(fā)展的主要瓶頸。圍繞上述問題，本文提出太陽能驅(qū)動(dòng)風(fēng)冷吸收式制冷與蒸汽壓縮空調(diào)耦合循環(huán)，實(shí)現(xiàn)太陽能空調(diào)高效化和穩(wěn)定性，利用太陽能制冷改善蒸汽壓縮制冷循環(huán)效率，利用電驅(qū)動(dòng)蒸汽壓縮循環(huán)結(jié)合實(shí)現(xiàn)太陽能空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 本文提出了風(fēng)冷吸收式制冷與蒸汽壓縮式空調(diào)之間的過冷卻式和復(fù)疊式兩種耦合循環(huán)方式，揭示了其能量耦合機(jī)理，論證了通過耦合方式可以充分利用較低溫度水平的太陽能熱能，拓寬太陽能熱能的溫度利用范圍，實(shí)現(xiàn)節(jié)約壓縮機(jī)電能和提高太陽能制冷轉(zhuǎn)換效率雙重目的。 為解決太陽能空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性問題，本文基于吸收式與蒸汽壓縮式系統(tǒng)冷量與熱量的同步耦合方式，提出了蒸汽壓縮式熱泵驅(qū)動(dòng)溴化鋰濃度差蓄冷的新循環(huán)。新循環(huán)在蓄冷過程中除熱泵系統(tǒng)外無需其他形式的能量輸入，蓄冷過程不受環(huán)境條件影響和制約。蓄冷能量密度大且熱損小，相同的體積下可以蓄存的冷量增加且可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存。通過該循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷，保證太陽能空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行的連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性。 建立了風(fēng)冷吸收式與蒸汽壓縮式制冷循環(huán)及相關(guān)耦合系統(tǒng)的理論模型。搭建了風(fēng)冷吸收式溴化鋰制冷機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并進(jìn)行了不同運(yùn)行工況下的性能測(cè)試。在此基礎(chǔ)上提出采用絕熱閃蒸流程改進(jìn)風(fēng)冷溴化鋰吸收式制冷的新循環(huán)，避免了二次換熱損失，降低了對(duì)熱源溫度需求，從而提高COP。 在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步搭建了相關(guān)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)耦合循環(huán)及熱泵驅(qū)動(dòng)濃度差蓄冷系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果顯示，在熱源水溫為70℃-90℃之間時(shí)，復(fù)疊式耦合系統(tǒng)可以將COP由2.66提高至4.28-6.97，與蒸汽壓縮空調(diào)循環(huán)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)相比增加60.9%-162.0%。 最后，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和系統(tǒng)仿真模型，對(duì)風(fēng)冷溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化以及與太陽能集熱器類型的匹配進(jìn)行了分析。 2100433B

針對(duì)實(shí)現(xiàn)太陽能制冷效應(yīng)穩(wěn)定性和高效化難題，提出太陽能熱能利用與蒸汽壓縮制冷循環(huán)耦合的太陽能熱能輔助制冷新方法。與傳統(tǒng)太陽能制冷方式相比，提高了單位太陽能集熱面積對(duì)應(yīng)制冷轉(zhuǎn)換效率，克服了太陽能制冷受輻射間歇性影響不能連續(xù)高效制冷的限制。項(xiàng)目研究將揭示太陽能熱能直接作用于蒸汽壓縮制冷循環(huán)，在動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式下，輔助壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的能量轉(zhuǎn)換過程機(jī)理；構(gòu)建太陽能熱能驅(qū)動(dòng)吸收制冷與蒸汽壓縮制冷循環(huán)匹配耦合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行節(jié)能的優(yōu)化方案；建立基于太陽能制冷效應(yīng)的集熱循環(huán)熱效率因子分析模型，和太陽能熱能輔助蒸汽壓縮制冷循環(huán)涉及的集熱溫度、環(huán)境溫度和制冷溫度三熱源條件下的系統(tǒng)熱力學(xué)模型，研究系統(tǒng)變工況動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，分析獲得集熱器、壓縮機(jī)、換熱器和吸收器等部件結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)和最優(yōu)匹配關(guān)系。研究工作有望發(fā)展一種太陽能制冷新方法，對(duì)于促進(jìn)太陽能工程學(xué)與工程熱力學(xué)的交叉融合發(fā)展，利用太陽能緩解夏季空調(diào)用電負(fù)荷都有積極意義。

蒸汽壓縮式制冷循環(huán)vapor compressionrefrigeration system 又稱機(jī)械壓縮式制冷循環(huán)，簡(jiǎn)稱壓縮式循環(huán)。由壓縮機(jī),冷凝器，節(jié)流閥，蒸發(fā)器組成。壓縮機(jī)將從蒸發(fā)器來的低壓制冷劑壓縮成高溫高壓的蒸汽后進(jìn)入冷凝器,受到水或空氣的冷卻而成高壓液體。經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流成低壓液體，在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸熱，使冷用戶得到低溫。氣化后的低壓汽體重返壓縮機(jī)。為保障系統(tǒng)的安全，可靠，經(jīng)濟(jì),還設(shè)有其他輔助的設(shè)備，如分油器、儲(chǔ)液器、放空氣器、油泵，以及儀表,閥門和管道等。 2100433B

上篇 理論篇

第1章 緒論

1.1 研究背景

1.2 水循環(huán)經(jīng)濟(jì)國內(nèi)外研究進(jìn)展

1.3 研究目標(biāo)及意義

1.4 研究思路與方法

1.5 研究?jī)?nèi)容與框架

第2章 水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本理論與方法

2.1 基本概念

2.2 水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本特征

2.3 水循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究的理論基礎(chǔ)

2.4 水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的分析方法

2.5 當(dāng)前水循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究的重點(diǎn)問題

第3章 城市水循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)流分析

3.1 城市水循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)流模型

3.2 城市水循環(huán)物質(zhì)流核算賬戶

3.3 城市水循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)流績(jī)效評(píng)價(jià)

第4章 城市水循環(huán)系統(tǒng)價(jià)值流分析

4.1 水資源價(jià)值

4.2 水資源價(jià)值流

4.3 城市水循環(huán)系統(tǒng)價(jià)值流計(jì)算與分析

4.4 城市水循環(huán)系統(tǒng)價(jià)值流分析的意義

第5章 城市水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式分析

5.1 水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式

5.2 需水管理模式分析

5.3 節(jié)約用水模式分析

5.4 清潔生產(chǎn)模式分析

5.5 再生水回用模式分析

5.6 一個(gè)綜合的城市水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式方案

第6章 城市水循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策設(shè)計(jì)

6.1 國外相關(guān)政策評(píng)述

6.2 國內(nèi)現(xiàn)有政策評(píng)估

6.3 水循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策制定的機(jī)理與基本原則

6.4 城市水循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策框架與實(shí)施要點(diǎn)

下篇 實(shí)踐篇

第7章 銀川市水現(xiàn)狀分析與問題識(shí)別

7.1 銀川市自然地理概況

7.2 銀川市水資源與水環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

7.3 銀川市水資源開發(fā)利用面臨的問題

第8章 銀川市水循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)流與價(jià)值流分析

8.1 銀川市水循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)流分析

8.2 銀川市水循環(huán)系統(tǒng)價(jià)值流分析

第9章 銀川市水資源安全評(píng)估及其預(yù)警分析

9.1 銀川市水資源承載力分析

9.2 銀川市水安全綜合評(píng)估

9.3 銀川市水資源預(yù)測(cè)預(yù)警分析

第10章 銀川市水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式分析

10.1 水價(jià)調(diào)整與節(jié)約用水模式分析

10.2 推廣節(jié)水器具的費(fèi)用效益分析

10.3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與節(jié)約用水模式分析

t0.4 水權(quán)轉(zhuǎn)換與需水管理模式分析

10.5 清潔生產(chǎn)與水循環(huán)利用的分析

10.6 再生水回用模式環(huán)境經(jīng)濟(jì)分析

10.7 綜合分析與結(jié)論

第11章 銀川市實(shí)施水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的政策建議

11.1 調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，努力減小農(nóng)業(yè)用水量

11.2 調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)和布局，建立節(jié)水型工業(yè)體系

11.3 加強(qiáng)生活節(jié)水器具的推廣和節(jié)水宣傳教育，建設(shè)節(jié)水型消費(fèi)體系

11.4 加強(qiáng)再生水資源利用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，實(shí)行分質(zhì)供水

11.5 采取各種措施，加強(qiáng)中水的推廣使用

11.6 堅(jiān)持自主創(chuàng)新，加強(qiáng)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究

11.7 改革和建立有利于水循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的體制與制度

參考文獻(xiàn)

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在循環(huán)回路的下降管與上升管之間設(shè)置循環(huán)泵用以輔助水循環(huán)并作強(qiáng)制流動(dòng)的鍋爐，又稱控制循環(huán)鍋爐。它包括三種類型：①從自然循環(huán)鍋爐基礎(chǔ)上發(fā)展起來的控制循環(huán)鍋筒鍋爐（循環(huán)倍率為2.4～3.5）。②從帶汽水分離器的直流鍋爐基礎(chǔ)上發(fā)展起來的低循環(huán)倍率鍋爐（循環(huán)倍率為1.2～2）。這兩種類型的水循環(huán)原理相同，即依靠下降管與上升管內(nèi)工質(zhì)密度差以及串接在回路中的循環(huán)泵壓頭所提供的總推動(dòng)力而建立工質(zhì)循環(huán)。③高負(fù)荷下按純直流工況運(yùn)行，低負(fù)荷下投入循環(huán)泵按低循環(huán)倍率運(yùn)行的復(fù)合循環(huán)鍋爐。