生物质成型燃料吸收式制冷系统的研究

论文摘要

随着世界人口和经济的快速增长,能源短缺已成为人类面临的紧迫问题。由于环境的不断恶化以及人们环保意识的增强,一些对产生臭氧层破坏及温室效应的氯氟烃(CFCs)类制冷剂的替代问题也备受关注。氨水作为一种天然工质,不存在对臭氧层的破坏,也不产生温室效应,是一种对环境友好的制冷工质,被较广泛的利用在制冷系统上,氨水吸收式制冷系统就是其中一种。该制冷系统可采用余热进行驱动,有效节约了能源,因而成为制冷界的一个重要研究方向。吸收扩散式制冷系统是吸收式制冷系统的一种,采用氨水作制冷工质,并引入了辅助气体。该制冷系统没有任何运动部件,运行时无震动、噪音,可用多种能源驱动,且热源温度只要在113～130℃制冷系统即可正常工作,近年受到重视。本文根据吸收扩散式冷系统的特点,将生物质成型燃料引入到了吸收式制冷系统,为生物质能的利用提供了一种新的途径。在我国农村生物质能丰富的地区及偏远缺电地区,该制冷系统作为电能制冷的补充,将有较广阔的应用前景。本文的研究内容及结论如下:(1)在国内外研究的基础上,加工了一台50L的小型吸收扩散式冰箱,其制冷工质为氨水,辅助气体采用氦气,并通过实验确定了该制冷系统的最佳输入功率为0.2kw,为炉具的设计提供了依据。(2)依据试验确定的炉具的最佳输入热负荷,设计了适合制冷系统的生物质能分离式热管炉具。(3)用生物质成型燃料炉具为制冷装置提供能量,进行了一系列的试验研究,对装置存在的问题进行了分析并提出了改进措施。(4)对吸收扩散式制冷系统进行了热力计算,并得出了一些制冷工况参数对循环COP影响的曲线,为以后系统的设计和试验提供参考依据。(5)样机的性能COP最大可达0.3,试验证明用生物质能吸收式制冷系统是可行的。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 前言
• 1.1 能源问题
• 1.2 环境问题
• 1.2.1 化石能源使用对环境的影响
• 1.2.2 制冷剂对环境的影响
• 1.3 生物质能的利用
• 1.3.1 生物质能概述
• 1.3.2 国外生物质能的利用现状
• 1.3.3 国内生物质能的利用现状
• 1.4 课题研究的目的、内容及意义
• 1.4.1 研究的目的和内容
• 1.4.2 创新点及研究意义
• 1.4.2.1 课题创新点
• 1.4.2.2 课题研究意义
• 2 吸收式制冷系统
• 2.1 ADRU制冷系统的特点
• 2.2 ADRU制冷的发展历程
• 2.3 ADRU制冷的发展现状
• 2.4 ADRU制冷系统的工作原理及其基本结构
• 2.4.1 工作原理
• 2.5 ADRU系统各部件选择及参数确定
• 2.5.1 制冷工质的选择
• 2.5.1.1 制冷工质对的选择
• 2.5.1.2 辅助气体的选择
• 2.5.1.3 工质浓度和系统内压力的确定
• 2.5.2 ADRU装置中热虹吸泵类型的确定
• 2.5.2.1 热虹吸泵的工作原理
• 2.5.2.2 热虹吸泵及发生器类型的确定
• 2.5.3 冷凝器参数的确定
• 2.5.3.1 冷凝器的要求
• 2.5.3.2 冷凝器换热面积的计算
• 2.5.4 吸收器结构及参数的确定
• 2.5.5 蒸发器结构参数的确定
• 2.6 加热管的设计
• 2.7 ADRU装置最佳输入功率的确定
• 2.7.1 试验结果分析
• 2.8 小结
• 3.热管炉具的设计
• 3.1 设计思路
• 3.2 热管概述
• 3.2.1 热管的工作原理
• 3.2.2 热管的基本特征
• 3.2.3 热管的分类
• 3.3 热管类型的选定及其参数的确定
• 3.3.1 热管类型的选定
• 3.3.1.1 分离式热管的工作原理及其特点
• 3.3.2 热管厚度的确定
• 3.3.3 分离式热管冷凝端的设计
• 3.3.3.1 设计思路
• 3.3.3.2 环状冷凝端的工作原理
• 3.3.3.3 泠凝端与发生器之间传热系数的确定
• 3.3.3.4 冷凝负荷及蒸汽流量的确定
• 3.3.3.5 水套输出热负荷的确定
• 3.4 炉具设计参数的确定
• 3.4.1 燃料消耗量的确定
• 3.4.2 炉膛参数的确定
• 3.4.2.1 炉膛容积的确定
• 3.4.2.2 炉排面积及炉排热负荷
• 3.4.2.3 炉篦及吊火高度
• 3.4.3 烟囱高度的确定
• 3.4.4 水套容积的确定
• 3.5 炉具性能的测试
• 3.5.1 炉具热效率的计算
• 3.6.小结
• 4 生物质能ADRU制冷系统的试验及热力分析计算
• 4.1 生物质能ADRU制冷系统的试验
• 4.2 试验概述
• 4.3 ADRU系统循环各点参数的确定
• 4.4 ADRU制冷系统的热力分析及计算
• 4.4.1 发生器和精馏器的热负荷
• 4.4.1.1 精馏器的热负荷
• 4.4.1.2 发生器的热负荷
• 4.4.1.3 热虹吸泵的热负荷
• 4.4.1.4 冷凝器的热负荷
• 4.4.2 蒸发器和吸收器之间的气体循环及热力计算
• 4.4.2.1 蒸发器的热负荷
• 4.4.2.2 吸收器的热负荷
• 4.5 试验结果分析
• 4.5.1 热力计算结果分析
• 4.5.2 电加热和蒸汽加热的降温曲线对比
• 4.5.3 发生温度与冷凝温度的变化
• 4.5.4 环境温度对系统COP的影响
• 4.5.5 加热功率对系统COP的影响
• 4.6 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 存在问题与建议
• 参考文献
• ABSTRACT
• 在读硕士期间发表论文