双效双吸收溴化锂吸收式污水源热泵机组研究

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

摘要................................................................................................................................ I Abstract ........................................................................................................................... III 符号表 .............................................................................................................................. V 第1章绪论 .. (1)

1.1研究背景与意义 (1)

1.2双效双吸收循环的提出 (2)

1.3国内外在该方向的研究现状及分析 (5)

1.3.1吸收式制冷循环应用研究 (5)

1.3.2吸收式系统循环形式与结构研究 (5)

1.3.3吸收式循环系统建模与特性研究 (7)

1.3.4国内外文献综述的简析 (8)

1.4本文主要研究内容 (8)

第2章双效双吸收SSHP系统结构及性能 (10)

2.1双效双吸收SSHP系统结构 (10)

2.1.1发生器串联型双效双吸收溴化锂吸收式热泵循环 (10)

2.1.2发生器并联型双效双吸收溴化锂吸收式热泵循环 (11)

2.1.3发生器串并联型双效双吸收溴化锂吸收式热泵循环 (12)

2.1.4发生器倒串联型双效双吸收溴化锂吸收式热泵循环 (13)

2.2 双效双吸收SSHP各系统结构优缺点 (14)

2.3当量汽化潜热的定义及特性 (16)

2.3.1 当量汽化潜热的定义 (16)

2.3.2 当量汽化潜热的特性分析 (19)

2.3.3 不同循环形式热力系数比较 (23)

2.4本章小结 (26)

第3章双效双吸收SSHP系统建模及适用条件 (28)

3.1 双效双吸收SSHP系统热力模型的构建 (28)

3.1.1系统部件内热力计算模型的建立 (28)

3.1.2系统各部件之间热力参数模型的建立 (32)

3.2 双效双吸收SSHP系统热力模型的求解 (34)

3.2.1系统数学模型的自由度分析 (34)

3.2.2系统热力参数模型求解过程 (34)

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3.2.3 吸收-蒸发器模块 (36)

3.2.4 SX2、SX3溶液换热器模块 (36)

3.2.5高低压发生器计算模块 (37)

3.3系统能量自平衡部件关键热力参数分析 (38)

3.3.1 低压发生器G2管内冷凝温度影响 (38)

3.3.2 G2管内冷凝温度估算方法 (42)

3.3.3 吸收-蒸发器管内冷凝温度影响 (43)

3.4 双效双吸收SSHP机组传热计算 (44)

3.5 系统热源适用条件分析 (49)

3.5.1 蒸发温度对比分析 (50)

3.5.2 冷凝温度对比分析 (52)

3.5.3 吸收温度对比分析 (54)

3.6 本章小结 (55)

第4章双效双吸收SSHP系统优化设计 (57)

4.1 双效双吸收SSHP系统优化模型的建立 (57)

4.1.1优化目标函数的确定 (57)

4.1.2优化变量及约束条件的确定 (60)

4.1.3优化算法的确定 (63)

4.2 双效双吸收SSHP系统优化案例 (64)

4.2.1系统单变量优化 (65)

4.2.2系统多变量优化 (67)

4.3 本章小结 (70)

第5章双效双吸收SSHP系统运行特性 (72)

5.1 运行特性模型分析 (72)

5.1.1 模型及已知参数分析 (72)

5.1.2 迭代变量及收敛条件的确定 (74)

5.1.3 模型求解流程 (74)

5.2 系统运行特性研究 (77)

5.2.1模拟基准工况 (78)

5.2.2 冷热源流量条件影响分析 (79)

5.2.3 冷热源温度条件影响分析 (82)

5.2.4 稀溶液循环流量比影响分析 (87)

5.3 本章小结 (89)

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结论 (90)

参考文献 (92)

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 (97)

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (98)

致谢 (99)

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第1章绪论

1.1研究背景与意义

随着社会经济的进一步发展，全世界的能源需求量呈现持续增加的趋势，世界面临愈演愈烈的能源危机，而在能源消耗的总量中，为了改善人类起居环境或保持工业生产流程工艺而消耗的建筑内制冷、供暖设备系统能耗占有很大的比重。据统计，每年制冷制热系统要消耗全部电能的15%[1]，节能潜力大。

目前，对制冷供热所采用的制冷或热泵技术的研究存在以下突破点：一是将制冷热泵机组的驱动能源由高品位的机械能电能转换为热电工厂生产所排放的高温余热废热；二是开发和利用低品位能源，对污水等低温热源所含有的热量进行充分的利用。热驱动制冷制热循环系统和污水源热泵的技术的开发是减少电能的消耗、充分利用低品位能源的有效手段。

图1-1单效溴化锂吸收式制冷（热泵）系统图1-2双效溴化锂吸收式制冷（热泵）系统

热驱动制冷制热循环系统中最常用的为溴化锂吸收式制冷制热循环系统。它是一种以热能作为驱动能源的节能高效的制冷制热循环系统，以制冷剂-吸收剂工质对作为能量传递的载体，通过连续的工质循环进行连续的制冷或产热。一个较为完整的吸收式制冷（制热）循环主要由发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器构成。如图1-1所示。单效溴化锂吸收式冷水机组的驱动热源，通常为0.1MPa （表压）的蒸汽、温度为85-150℃的热水或其他低品位余热。单效溴化锂吸收式冷水机组的热力系数较小，通常为0.7左右，而当驱动热源为0.25~0.8MPa 的蒸汽、燃油、燃气，温度为150℃以上的热水等其他品位较高的余热时，为提高系统的热力系数，通常采用双效溴化锂吸收式冷水机组，其系统图如图1-2所示。因为驱动热源在机

组中被直接和间接地二次利用，双效机组的热力系数比单效机组高，通常为0.9~1.2。