吸收式二元冰制备系统的研究

论文摘要

能源紧缺问题已经成为全球面临的共同难题,越来越受到各国的密切关注,节能和减排已是时代的主题,也是将来船舶行业发展的目标和方针。船舶动力装置的余热利用是提高船舶经济性的主要措施,也是关系到国泰民安乃至整个世界和谐发展的重大议题。本文通过对能源和环境问题的分析、船舶的制冷现状以及船舶的动力余热利用情况分析,提出了一种全新的二元冰制备系统。该系统是以TFE/TEGDME(三氟乙醇／二甲醚四甘醇)为工质对,以船舶柴油机冷却水余热为热源的吸收式制冰系统。该工质对安全环保、无结晶问题、沸点差大,TFE沸点低,TEGDME热稳定性能好在高温下仍能具有很强的吸收性能。该制冰系统与其它的制冰系统相比有很多优势。二元冰中的冰晶尺寸较小,外形规则,不会损伤食品的组织和外表且能隔绝食品与空气的接触有效的抑制细菌的繁殖；二元冰在融化过程中具有相变,因此有较高的蓄冷密度,使得同体积下的流体具有更大的热交换效率,能够快速冷却产品；二元冰具有良好的流动性；具有较小的过冷度,因此生产二元冰所消耗的能量较生产块状冰所消耗的能量少的多。该系统可以充分利用低品位的柴油机冷却水的余热来制取二元冰。因系统的蒸发温度可达零下20摄氏度左右,又可以利用免费的海水资源制冰降低了船舶淡水的消耗。该装置既能提高船舶柴油机的热量利用率,又解决了船舶制冷问题,一举多得,是一项非常有前景的节能环保新技术。本文研究了TFE/TEGDME的热物性,展开了以其为工质对的制冰循环的理论分析和计算,自行设计了系统的主要部件如蒸发器、吸收器、气液分离器、发生器、搅拌器和冷凝器等。搭建了吸收式二元冰制备实验台,对系统进行了性能参数预测分析,得出主要参数对二元冰制取量和COP值的影响规律,为后续的实验调试提供参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究船舶制冰系统的意义
• 1.1.1 关于能源和环境问题的分析
• 1.1.2 我国渔船保鲜的现状
• 1.1.3 研究TFE/TEGDME吸收式制冰系统的意义
• 1.1.4 船舶动力余热利用情况分析
• 1.2 研究二元冰制备技术的意义
• 1.2.1 二元冰的介绍
• 1.2.2 二元冰的特性
• 1.2.3 研究二元冰制备技术的意义
• 1.3 吸收式制冷工质对国内外研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 TFE/TEGDME的热物性计算及二元冰制备技术的研究进展
• 2.1 TFE/TEGDME工质的热物性参数和计算式
• 2.1.1 TFE/TEGDME物理性质
• 2.1.2 TFE/TEGDME溶液焓一浓度（h-ε）计算式
• 2.1.3 TFE纯物质的汽化潜热和过热蒸汽
• 2.1.4 TFE/TEGDME溶液的定压比热计算式
• 2.1.5 TFE/TEGDME混合溶液的密度计算
• 2.1.6 以TFE/TEGDME工质的p-t-χ关系式
• 2.2 TFE/TEGDME溶液的p-t-ε和h-ε图
• 2.3 二元冰制备技术的介绍
• 第3章 以TFE/TEGDME为工质的制冰循环分析
• 3.1 单效吸收式制冰循环概述
• 3.2 以TFE/TEGDME为工质的单效吸收制冰循环的热力计算
• 3.3 以TFE/TEGDME为工质的GAX循环及热力计算
• 3.4 冷却水余热利用的吸收式二元冰制备系统的研究
• 第4章 实验台的设计、搭建和性能参数预测
• 4.1 实验装置
• 4.1.1 实验台的构成
• 4.1.2 实验台主要部件
• 4.1.3 实验的控制和测量设备
• 4.2 实验前期准备
• 4.2.1 气密性检查
• 4.2.2 系统清洗与充灌
• 4.3 实验装置的性能参数预测分析
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢