多温级蓄能制冷系统在冷库中的应用研究

论文摘要

本文介绍了一种以氨水溶液为工质的多温级蓄能制冷方法和工作流程,主要用于工业和商业领域内需要多个制冷温度等级的蓄能制冷系统。其工作原理是将用电低谷的电能通过压缩机将其转换成氨水溶液的制冷潜能并储存在溶液储罐内,当用户需要一个或一个以上温度等级的冷能时,采用逐级蒸发、吸收的方法将储存的制冷潜能转换成所需的冷能。蓄能制冷系统充分利用用电低谷的电能对电网起到移峰填谷的作用,能量转换效率高,费用低,工作灵活,设备简单,潜能可长久储存,制冷温度低并可同时提供多个制冷温度等级,特别适用于多温级冷库或多温级工业用冷的场合。在建立氨水物性参数计算程序和系统充、释能过程动态模型的基础上,以长江流域某一典型的两温级冷库作为算例,对多温级蓄能制冷系统在全量蓄能策略下能量转换及储存过程进行数值模拟,得到系统各设备负荷的大小和变化特性、循环工作参数随时间和外部条件的变化规律。研究结果为了解多温级蓄能制冷系统的运行特性,系统设计和设备选型以及制定动态控制方案提供帮助。本文还以全量蓄能策略为例,讨论了回热器对系统COP的影响,循环COP和蓄能密度与溶液质量分数差的关系,以及冷却水进口温度和冷库相对负荷变化时,多温级蓄能制冷系统溶液初始充注参数的变化和系统COP的变化,通过对两种不同工作流程的比较分析,发现充能过程压缩机工作而吸收器不工作的流程较适合于需要更低温度等级的冷库蓄能制冷系统。所得出的这些结论,可以为多温级蓄能制冷系统的深入研究提供一定的理论思考和思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 目前国内外蓄冷技术的研究现状
• 1.3 变质量能量转换与储存技术
• 1.4 蓄能策略
• 1.5 本文研究内容
• 2 多温级蓄能制冷系统动态特性分析的理论基础
• 2.1 变质量能量转换及储存系统工作循环和特点
• 2.2 制冷循环各参数点的热物性计算
• 2.2.1 氨水溶液热力参数表达式
• 2.2.2 隐函数求值迭代方法的选择
• 2.2.3 基准不同的修正
• 2.3 冷库负荷的计算
• 2.3.1 各房间耗冷量计算
• 2.3.2 冷却设备负荷和机械负荷
• 2.4 制冷系统动态仿真的集中参数模型
• 3 多温级蓄能制冷系统动态模型
• 3.1 多温级蓄能制冷系统工作流程
• 3.1.1 运行方式
• 3.1.2 模型简化
• 3.2 充能过程动态模型
• 3.2.1 蒸发器和吸收器模块过程动态模型
• 3.2.2 发生/冷凝器模块过程动态模型
• 3.2.3 压缩机模块过程动态模型
• 3.2.4 溶液热交换器模块过程动态模型
• 3.2.5 溶液储罐模块过程动态模型
• 3.2.6 氨储罐模块过程动态模型
• 3.3 释能过程动态模型
• 3.3.1 蒸发器和吸收器模块过程动态模型
• 3.3.2 氨储罐模块过程动态模型
• 3.3.3 溶液储罐模块过程动态模型
• 3.3.4 中转储罐模块过程动态模型
• 3.4 COP值与有效蓄能密度
• 4 多温级蓄能制冷系统动态特性分析及讨论
• 4.1 建立基本算例
• 4.1.1 计算实例
• 4.1.2 模拟过程中计算参数的选择
• 4.2 全量蓄能策略下的数值模拟及分析
• 4.2.1 充能过程数值模拟结果及分析
• 4.2.2 释能过程数值模拟结果及分析
• 4.2.3 循环的COP值与蓄能密度
• 4.3 模拟结果讨论
• 4.3.1 循环COP、蓄能密度与溶液质量分数差之间的关系
• 4.3.2 回热器对系统COP的影响
• 4.3.3 相对冷负荷与冷却水进口温度变化对系统充注参数和COP的影响
• 4.3.4 不同工作流程的比较
• 5 结论与展望
• 5.1 论文所得到的结论
• 5.2 有待解决的问题和进一步研究的方向
• 参考文献
• 附录A 符号说明
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢