双模式运行的第一类吸收式热泵的工艺研究

论文摘要

为了克服吸收式热泵供热系统中机组模式单一化、运行效率低的缺点,开发了双模式运行的第一类吸收式热泵机组。当用户需求热水温度较低时,机组以双效模式运行;反之,机组则以单效模式运行。设计了单效模式和双效模式运行时机组的工艺流程和切换方式,解决了机组在两种模式下的匹配问题,最终提出了一套工艺上可行的实现一台机组两种模式运行的方案。提高了设备和资源的利用率,具有良好的节能效益和经济效益。详细分析了单效模式和双效模式运行时的循环过程,运用有限时间热力学理论建立了双模式运行机组的数学模型。采用Lagrange乘子法对模型进行求解,得出了机组在单效模式和双效模式运行时的最佳操作条件。在此基础上完成了双模式运行机组的热力计算和传热计算,并对机组中各换热设备的结构进行了设计。同时,利用高级程序语言开发出双模式运行机组的热力优化与结构设计软件(BADS),实现了机组的过程模拟和整体结构设计,为双模式运行机组的工艺研究提供了更合理的方法和理论。最后,利用一次能源利用率、动态年度费用和投资回收期等技术经济性指标对双模式运行机组的经济性进行了评价。结果表明:与传统的单效第一类吸收式热泵相比,双模式运行机组的性能系数可以达到2.0以上,一次能源利用率提高了25%左右,并且具有动态年度费用低和投资回收期短的优势。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 论文的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 吸收式热泵技术国内外研究进展
• 1.2.2 吸收式热泵系统回收余热的研究
• 1.2.3 双效吸收式机组的发展和研究
• 1.3 论文的研究内容及方法
• 第2章 双模式运行机组供热系统方案设计
• 2.1 单效模式运行时机组的工作过程
• 2.2 单效模式运行时机组的h- ξ图
• 2.3 双效模式运行时机组的工作过程
• 2.4 双效模式运行时机组的h- ξ图
• 第3章 双模式运行机组优化模型的建立和求解
• 3.1 有限时间热力学分析法
• 3.2 双模式运行机组的热力学分析
• 3.3 双模式运行机组优化模型的建立
• 3.3.1 有限时间热力学模型
• 3.3.2 双模式运行机组的比供热率
• 3.3.3 双模式运行机组的优化目标函数
• 3.4 最优化方法及模型求解
• 3.4.1 最优化方法简介
• 3.4.2 稳态模拟优化方法评述
• 3.4.3 双模式运行机组优化模型的求解
• 3.4.4 传热面积优化
• 3.5 结论
• 第4章 双模式运行机组的软件开发
• 4.1 双模式运行机组过程模拟的几点假设
• 4.2 语言介绍
• 4.3 程序结构和计算流程
• 4.4 BADS 主要模块介绍
• 4.4.1 单元模块
• 4.4.2 性质模块
• 4.4.3 优化模块
• 4.4.4 结构模块
• 第5章 双模式运行机组实例分析
• 5.1 热用户供热需求
• 5.2 热力模拟与优化设计
• 5.2.1 双模式运行机组的工艺流程
• 5.2.2 双模式运行机组的切换方式
• 5.3 双模式运行机组的结构设计
• 5.3.1 不同模式下机组的结构设计结果
• 5.3.2 双模式运行机组的总体结构布置图
• 第6章 双模式运行机组经济性评价
• 6.1 双模式运行机组总的性能系数
• 6.1.1 双模式运行机组总的性能系数计算
• 6.1.2 不同型式的第一类吸收式热泵性能系数比较
• 6.2 不同供热方式一次能源利用率的比较
• 6.3 双模式运行机组供热系统的经济性评价
• 6.3.1 投资回收期比较
• 6.3.2 动态年度费用比较
• 第7章 结论
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历