一、连续回热型吸附式热泵的动态仿真与实验(论文文献综述)
黄桂聪[1](2021)在《基于ORC的船用柴油机低品位余热利用方案设计与优化研究》文中研究指明日益严峻的能源短缺和环境污染问题严重制约了人类社会的可持续发展,提高能源利用效率和降低排放已成为我国迫切需要解决的问题。内燃机作为工业生产和交通运输中应用最广泛的机械,消耗的化石燃料和燃料燃烧不充分排出的有害气体占了我国能源消耗和环境排放的很大比重。因此,使用内燃机余热回收技术提高内燃机对燃料的利用率,是节约能源消耗和减少排放的重要手段。鉴于当前研究存在低温余热利用的领域的研究不够全面,缺乏余热回收装置的环境影响的评估,较少利用内燃机内部除排气外的其他余热源等问题,本文将以余热源温度低于300℃的大型二冲程船舶柴油机为研究对象,开展内燃机余热回收系统的研究。为了建立性能优异的内燃机余热回收系统,本文首先分析了船舶柴油机内的余热能分布情况,探究了发动机内部各余热源的能流和(火用)流,并确定了排气的主要成分和酸露点温度,为后续研究提供数据基础。其次,建立回收低温余热效果最佳的有机朗肯循环的数学模型,并采用热力性、经济性和环境性三种指标综合评价余热回收系统。通过对不同循环布局方式、不同循环工质的性能进行对比研究,找出最合适的循环布局和工质。在确定了布局方式和循环工质后,使用灵敏度分析找出影响余热回收系统性能的主要参数,并使用多目标优化算法进行优化设计。最后,在前述研究分析的基础上,使用非共沸循环工质对的有机朗肯循环与其他低温余热利用技术结合,提出了一种新型的多热源余热回收系统,并对系统参数进行优化。研究结果表明,在热源温度为260℃以下时使用高低压有机朗肯循环布局的性能最佳。使用纯工质时环戊烷为综合性能评分最高的工质,而使用混合工质时,碳酸二甲酯与R245fa的混合工质对为综合性能评分最佳的工质对。比起未使用余热回收系统的发动机,使用新型多热源余热回收系统的发动机的热效率在70%负荷下提高约4.2%。比起仅使用单一的高低压有机朗肯循环回收余热,新型多热源余热回收系统的净输出功增加了约8%,(火用)效率提高约5.7%,单位净功的环境影响率降低约5.8%。
程晓琳[2](2020)在《基于同步吸附的氨基甲酸铵化学热泵循环研究》文中研究指明化学热泵技术作为一种高效环保的节能新技术一直以来广受关注,但目前国内外对化学热泵的研究工作主要集中在对较高品位热能的回收利用上,在低品位热能分布广泛但利用难度大的背景下寻找匹配低温热能的可逆化学反应来建立化学热泵是十分有意义的。针对氨基甲酸铵分解/合成可逆化学反应焓变高且反应温度范围相对较低的特点,本文将化学热泵形式与吸附法相结合提出一种基于同步吸附的氨基甲酸铵化学热泵循环。本循环采用氨基甲酸铵及其分解反应气NH3及CO2作为循环工质,由于氨基甲酸铵常态下为固体工质,不利于循环转移,采用易溶解氨基甲酸铵、且有助于提高传热系数、化学反应速率、工质转化率的高沸点惰性液体乙二醇作为载体流体。由于吸附法的性能很大程度上受工质对选择的影响,根据气体循环工质CO2和NH3常用吸附材料筛选物理吸附剂——13X-APG沸石分子筛作为循环吸附剂。在明确循环工质、载体流体、吸附剂等基础上,结合反应原理构建完整的循环形式,循环与外界换热过程主要包括:分解吸热过程、吸附放热过程、脱附吸热过程、合成放热过程。其次,利用模拟结合实验的方法分别探究了13X-APG对单组份CO2和NH3的吸附性能。实验主要用于验证模型的准确性,由于已有学者开展并公布13X-APG对CO2的吸附性能,而NH3相关数据不足,因此采用静态容积法通过实验测定了温度为290K、压力为40~110k Pa条件下13X-APG对NH3的平衡吸附量。吸附模型建立方面,利用Material Studios软件建立准确的13X-APG晶胞及CO2、NH3气体分子的几何模型、电荷模型,赋予合适的力场模型并设置恰当的模拟细则进行吸附模拟。通过相同条件下模拟结果与实验数据对照,验证本文建立的吸附模型准确可靠。在单组份吸附模型验证准确的基础上进行了13X-APG对定比例双组份混合反应气的吸附模拟,由于13X-APG对极性分子的吸附作用强于非极性分子,造成PNH3:PCO2=2:1定比例混合吸附时两组份气体的吸附量比例约为NNH3:NCO2=3:1,与反应生成比例不相等,吸附与反应过程初始阶段不能达到平衡。由于吸附过程与反应过程共同作用于气相,两过程互相影响最终会达到某一平衡稳定状态,称该状态为同步吸附状态。根据可逆化学反应平衡常数、解离平衡方程与吸附模拟相结合计算同步吸附状态下气相各组份分压及吸附量,结果显示:气相两组份分压接近相等时13X-APG对反应生成气按照NNH3:NCO2=2:1的比例进行吸附,吸附过程与反应过程达到平衡。最后,本文采用平衡态热力计算方法分别讨论了关键运行参数对三热源增热型化学热泵循环和三热源升温型化学热泵循环性能的影响。增热型循环中吸附温度与合成温度相等,分别讨论了分解温度在40~60℃、吸附/合成温度在70~90℃、脱附温度在110~130℃范围内变化时的循环移气量及COP。循环工况COP随分解温度升高或吸附/合成温度降低而线性升高,随脱附温度先升高后降低,在讨论范围内增热型循环COP最高可达1.6。升温型热泵中分解温度与脱附温度相等,分别讨论了分解/脱附温度为70℃、80℃、90℃,合成温度为30℃,吸附温度在100~140℃范围内变化时的循环移气量及COP,讨论范围内升温型循环COP最高可达0.36。并将循环与相近工况的溴化锂吸收式热泵循环性能进行了对比,结果显示本文吸附式氨基甲酸铵热泵循环有一定的优势。
郑文佳[3](2020)在《硅胶/水吸附式制冷系统模拟仿真与实验研究》文中研究说明环境问题日益严重和能源消耗巨大的今天,环境友好、能源综合利用、使用可替代能源以及经济协调发展成为当今社会人们的共同目标。吸附式制冷技术因为采用环保型制冷剂、无温室效应问题、制冷系统无运动部件易搬运且以低品位热源作为驱动节约能源等优势,各国学者已经对其展开了深入研究。吸附式制冷技术与全球经济、能源、环境和谐并进的环保理念相吻合,有很广泛的应用前景。然而到目前为止,由于其普遍较低的制冷效率限制了其广泛的实际应用。吸附工质对的种类、制冷循环方式和吸附床的传热传质等因素都对吸附式制冷的系统性能有很大的影响。本文将采用硅胶/水吸附工质对,对连续回热型的吸附式制冷系统在不同工况下性能的变化进行研究。本文首先搭建连续回热型硅胶/水吸附式制冷实验台,设计用一个电加热水箱模拟作为系统热源,利用冷却塔对冷却水回路进行冷却,一个恒温水箱为系统提供恒定冷源,并对系统的稳定性进行了测试。然后利用MATLAB/Simulink搭建系统仿真模型,验证仿真模型可靠性之后对不同解/吸附时间、回热时间、不同冷冻水和冷却水温度、不同热源温度等运行工况对系统性能的影响进行数值求解,并且与实验结果进行对比。经过对模拟仿真结果和实验结果的对比分析可得,热源温度、冷冻水和冷却水温度、解/吸附时间、回热时间对系统性能均有很大的影响。(1)当解吸/吸附时间在600s1400s时,随着时间的不断增加,系统制冷量会不断增大而COP逐渐减小,综合考虑后本实验系统最佳解/吸附时间为990s,回热时间为90s。(2)随热源温度的增加系统COP和制冷量整体均增加,但COP变化呈现先增加后降低再增加再降低的过程,热源温度增加的过程中COP有两个小高峰,最佳值为热水温度达到85℃时,系统COP达到0.39。本实验系统合适的热源进口温度范围为65℃90℃。(3)其他工况相同的情况下,当冷却水温度范围为25℃40℃时,系统性能随冷却水温度的升高而降低,冷却水每升高4℃,系统的制冷量就会下降6%21%,系统COP降低5%19%;当冷冻水温度范围为5℃25℃时,系统性能随冷冻水温度的升高而增大,冷冻水温度每升高5℃,系统制冷量上升7%18%,系统COP上升6%20%。
王帅皓[4](2020)在《基于金属有机骨架—水工质对的级联吸附式热泵制冷性能系统模拟研究》文中研究表明为了满足全球各部门的用电需求,大量传统化石燃料的燃烧,导致二氧化碳排放增多,引发了全球变暖等一系列环境问题。吸附式热泵可以利用低品位热能作为驱动力实现制冷,且循环工质对环境无害,是替代传统压缩式制冷系统的节能减排新技术,具有极好的应用前景。目前,吸附式制冷系统的性能系数COPC远小于压缩式制冷系统,能源利用率不高,限制了其大规模的商业应用。传统吸附剂如沸石和活性炭等由于其吸附量低或吸附热过高而导致其COPC不尽如人意。同时,传统单级循环的吸附式热泵的COPC均小于1,而新型级联吸附式热泵的COPC可达到1以上。因此,开发适用于级联吸附式热泵的高性能工质对是提高其制冷性能的关键途径。近年来,金属有机骨架因其超高的比表面积和突出的吸附性能被认为是最有前景的吸附式热泵吸附剂之一。本文以Ui O-66、NU-1000和DUT-67三种金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料作为吸附剂,以水作为循环工质,采用四床级联型吸附式制冷循环建立了动态吸附式制冷数学模型,分别对三种吸附剂和水组成的九种工质对在热源温度为363 K和423 K下的制冷性能做了预测,并对性能优异的DUT-67(高温级)/DUT-67(低温级)吸附剂组进行了热源温度、热水质量流量、冷冻水温度等工况的优化研究。研究表明,与单级吸附式热泵相比,级联型吸附式热泵的制冷性能有较大提升。九种工质对中,DUT-67(高温级)/DUT-67(低温级)-水工质对具有最佳的制冷性能,其COPC可达1.43,循环制冷量可达2.6×10^4 k J。此外,本文还优化了DUT-67/DUT-67-水工质对的运行工况,发现373 K的热水进水口温度、较小的热水和回热水质量流量(0.5 kg/s)、1 kg/s的冷冻水质量流量、相同的高低温级吸附剂质量和1600~2000 s的循环时间有利于其COPC的提升。本文研究成果对基于金属有机骨架的级联吸附式制冷系统的开发和应用具有重要的理论指导意义和应用价值。
褚阵豪[5](2020)在《船舶柴油机EGR余热回收优化设计及动态仿真》文中认为船舶二冲程柴油机因其热效率高、可靠性高而成为船舶应用最多的动力装置之一。为了降低船舶柴油机氮氧化物(NOx)的排放,废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)系统被主机厂采用。然而采用EGR系统后,由于柴油机缸内燃烧变差和EGR附属设备耗功等原因导致柴油机的燃油经济性变差。为了提高柴油机的燃油经济性,本文开展了再循环烟气余热回收利用研究。本文以6S80ME-C9.5型船舶柴油机EGR系统为研究对象,将EGR系统和余热回收(Waste Heat Recovery,WHR)系统相结合,通过WHR系统回收EGR系统再循环烟气的余热,解决柴油机采用EGR系统所带来的油耗增加的问题。本文主要通过仿真的手段对EGR系统再循环烟气的余热回收问题进行分析。本文首先建立了换热器稳态数学模型、动态数学模型,工质泵、膨胀机的稳态数学模型,之后将这些模型组合形成了余热利用系统稳态仿真数学模型和动态仿真数学模型。结合余热利用系统稳态仿真模型和多目标优化算法(Non-domination Sorting Genetic Algorithm Version 2,NSGA-II)对余热利用系统进行了多目标寻优,并通过余热利用系统动态仿真模型对有机郎肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)系统的动态特性进行了仿真分析。本文的主要工作有:(1)针对现有的换热器稳态仿真模型的优缺点,独立提出了基于滑移边界和有限体积耦合算法的换热器稳态仿真模型,有效的平衡了计算时间和计算精度。推导了基于有限体积法的换热器动态仿真模型。(2)针对现有余热利用系统仿真模型的不通用性,提出了余热利用系统无序求解模型。该模型通过使余热利用系统中能够求解的部件优先求解,暂时不能求解的部件延后求解的思路,使基于该思想建立的余热利用系统仿真模型能够支持任意结构和多层嵌套的余热利用系统。(3)给出了基于滑移边界和有限体积耦合算法的换热器仿真算例,包括亚临界蒸发器的仿真算例和超临界CO2(Super Critical CO2,S-CO2)冷却器的仿真算例。通过将算例的仿真结果与基于滑移边界法的换热器稳态仿真模型和基于有限体积法的换热器稳态仿真模型进行对比分析,得出了本文提出的模型在计算时间和计算精度上的优越性。同时本文也给出了换热器动态仿真模型的算例。(4)以发动机计算应用系统(Computerised Engine Application System,CEAS)程序的计算结果为基础,根据EGR系统各部件之间的关系,计算了EGR系统再循环烟气的参数。对EGR系统再循环烟气进行了简单热力学分析,评价了EGR系统再循环烟气余热回收的必要性。(5)根据6S80ME-C9.5型柴油机EGR系统的结构,提出了WHR系统与EGR系统相结合的两种方式,分别为并联系统和串联系统。分析了两种系统的优缺点,得出了串联系统不仅能够对EGR系统再循环烟气余热进行回收,也能够在EGR系统关闭时对增压空气余热进行回收,不仅占用空间体积小,且阻力损失增加不大的结论。(6)根据6S80ME-C9.5型柴油机EGR系统再循环烟气的参数,设计了五种EGR系统再循环烟气余热利用系统,分别为回热有机郎肯循环(Regeneration Organic Rankine Cycle,RORC)循环系统、S-CO2布雷顿循环系统、双循环RORC耦合余热利用系统、S-CO2和RORC耦合余热利用系统以及S-CO2和ORC耦合余热利用系统,并采用NSGA-II算法以循环总功率和总换热面积为优化目标对该两种余热利用系统进行了多目标寻优分析。结果表明S-CO2和RORC耦合循环系统不仅系统投资低,空间体积占用少,且发电功率损失不大,更加适用于对EGR系统再循环烟气的余热进行回收。在优化分析结果的基础上,通过基于滑移边界和有限体积耦合算法的换热器稳态模型设计了S-CO2和RORC耦合循环系统中相关换热器的几何结构。(7)建立了ORC系统的动态仿真模型,并将其应用在了耦合循环系统中的低温级RORC循环动态特性的仿真中,获取了RORC循环系统的动态特性。结果表明,ORC系统中的蒸发器和冷凝器均具有较大的热惯性,且温度的响应时间远大于压力的响应时间。在ORC系统非稳态的过程中,膨胀机的质量流量会滞后于工质泵的质量流量。
曹猛[6](2019)在《基于Zr-MOFs的吸附式制冷性能研究》文中研究说明吸附式制冷由低温热源驱动(太阳能或工业废热等),以水、醇类等环境友好工质做制冷剂,是替代传统电驱动蒸汽压缩式制冷的节能环保新技术。然而,由于能效比低、制冷功率小等缺陷,吸附式制冷还不具有替代压缩式制冷的商业竞争力。而吸附工质对是吸附式制冷的核心组成部分,因此寻找性能更优异的吸附工质对(吸附剂/制冷剂)成为提高吸附式制冷系统性能的关键。高吸附量与较好的稳定性是评价吸附剂的最主要参数。近年来,金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)因其比表面积大、吸附量高而成为潜在的高性能吸附剂。为探究MOFs在吸附式制冷系统的性能表现,本文选取了三种潜在高性能锆基MOFs,即UiO-66,UiO-67和NU-1000作为吸附剂,以水和乙醇为工质,探究了六种吸附工质在吸附式制冷系统的性能表现,并初步探究了三种MOFs的结构特征对其性能的影响。本文采用平衡制冷性能计算和动态(非平衡)制冷性能计算两种方法。平衡计算通过拟合吸附工质对的平衡吸附曲线进行数值计算,结果揭示了MOFs结构特征对其制冷性能的影响,明确了蒸发温度和脱附温度变化对MOFs/水和MOFs/乙醇工质对的性能的影响。动态计算拟合了三种MOFs的平衡与动态吸附曲线,基于吸附式制冷动态Simulink模型探究了实际工况变化对吸附工质对的系统整机性能的影响,验证了UiO-66/水工质对优异的系统整机制冷性能。以上结果对于锆基MOFs在吸附式制冷系统的应用具有重要的指导意义。
赵耀[7](2016)在《除湿换热器热湿传递机理及其应用研究》文中研究说明除湿技术是进行生产和生活环境湿度调节控制的有效方式。其中,利用固体干燥剂进行除湿,具有传质效率高、可利用低温热能等特点,其节能环保效益显着。但干燥剂吸湿过程存在吸附热效应,对提高除湿性能有不利影响。除湿换热器是一种可有效克服吸附热、改善干燥剂除湿性能的除湿方法。它通过将固体干燥剂材料涂覆在传统金属管翅式换热器的翅片表面上,在除湿过程中不仅可以有效吸附湿空气中的水分,而且还可以通过管内流动的冷却水将吸附过程中固体干燥剂释放的吸附热及时带走,减少除湿过程不可逆损失。与其他除湿方法相比,除湿换热器在继承了固体干燥剂除湿方法优点的同时,还具有结构简单,成本低,应用灵活,吸附热影响小等显着特点。本文针对除湿换热器吸湿及换热特性、系统应用等进行了深入研究。首先,基于通风除湿循环,对除湿换热器吸湿/再生过程进行了热力学分析,阐明了其除湿循环机理。进一步提出了带回热装置的除湿换热器除湿/再生循环并进行了热力学分析。构建了基于除湿换热器的连续除湿循环系统试验台,提出了性能评价指标,验证了除湿换热器的除湿能力及在实现空调除湿方面的有效性。分析了系统循环时间、冷却/再生热水温度和流速、处理空气流速、环境工况等对系统性能参数的影响。实验结果表明在给定工况下,连续型除湿系统平均除湿量可以达到最大5.3g/kg?DA,系统热力学COP可以达到0.38。在引入30%回风比例后可以将送风空气含湿量降低至9.88g/kg?DA,达到送风湿度要求。其次,研究了除湿换热器除湿/再生过程传热传质特性。在实验结果基础上,利用Levenberg-Marquart算法进行非线性拟合计算,得到了除湿换热器除湿过程中空气侧在一定条件下(200≤Re≤550)的传热传质准则关联式。在影响除湿换热器热湿处理性能的主要因素中,选取翅片长度和处理空气流速作为代表着重分析讨论了其与除湿换热器除湿量、传热传质效能等参数之间的关系。另外,根据结论优化了除湿换热器的结构尺寸和运行工况。在ARI夏季、ARI潮湿和上海地区夏季三种典型工况下,优化后的除湿换热器的平均除湿量分别提高了30.3%,47.5%和73.9%左右;用于除湿系统,热力学COP分别提高了58.8%,61.1%和62.2%左右。而在采用回热装置之后,其热力学COP更是分别达到了1.09,1.12和1.18,对于再生热能利用效率有显着提高。最后,搭建了基于除湿换热器的回热型全新风除湿系统。由于采取冷却措施抑制了吸附热效应对吸湿带来的不利影响,在驱动热源温度70oC条件下,经过新型全新风除湿系统处理后的空气含湿量低于8 g/kg?DA;同时,中间采用回热措施后,新型全新风除湿系统的热力学COP大幅提高,达到了1.0以上。以上成果证实了除湿换热器利用45-75℃低品位热能实现空调除湿的高效性,提出了利用除湿换热器实现空调除湿循环的有效方法,拓展了干燥剂除湿方法应用技术途径。
江宇[8](2016)在《基于吸附除湿换热器的热泵系统热力特性研究及其应用》文中研究说明传统蒸汽压缩式热泵空调采用冷凝除湿的方式处理潜热负荷,基于这种方式的空调系统一方面造成了能量的多重浪费,限制了系统COP的提升,另一方面在夏季湿热季节无法提供稳定的干燥舒适空气。基于固体吸附/溶液吸收机理的除湿空调具有较好的潜热负荷处理能力,但其显热处理能力具有一定的局限性。基于上述两种空调系统的特点,温湿度独立控制空调系统逐步发展起来,这种系统通过显热潜热子系统对温湿度进行独立调节,能效和舒适性都得以提高,但系统结构庞大,成本较高,应用场合受限。同时,由于吸附热所导致的除湿效果不佳、再生温度过高也限制了这种系统的能效进一步提升。近年来,内冷式除湿器的提出为解决吸附热的困扰提供了新的思路。这种除湿器通过第二流体(空气、水或者制冷剂)带走除湿过程中释放的吸附热,在提升除湿效果的同时使再生温度下降。受到这种新型除湿器的启发,本文针对现有除湿系统所存在的问题,提出了“基于吸附除湿换热器的热泵系统”,该热泵系统不仅结合了吸附除湿和高效热泵的特性,同时可以通过内冷式除湿的方式有效抑制吸附热效应对除湿过程的不利影响,并将热泵冷凝废热充分回收用于除湿材料的再生,有效克服了传统蒸汽压缩式热泵系统采用冷凝除湿所造成的舒适性不佳和能量利用效率低的问题,具有广阔的应用前景。围绕这一新型热泵系统,本文具体研究内容如下:第一,从热力学角度出发,对几种传统除湿系统进行了分析,然后针对现有除湿系统热力性能不佳和能量利用效率低的问题,提出基于吸附除湿换热器的热泵系统。该系统采用了内冷式吸附除湿换热器,克服吸附热对除湿效果的不利影响,并将冷凝废热用于吸湿剂再生,可以有效提高系统COP和热舒适性,尤其在冬季可以向室内提供采暖加湿功能,使得这种热泵系统可以取代传统家用空调独立运行。此外,建立理想吸附除湿过程,并提出吸附除湿等效焓差法,分别从热力学角度和传热传质角度论证了新型热泵系统所采用的吸附除湿过程相对于传统冷凝除湿的优势。第二,针对所提出的新型热泵系统中的重要部件吸附除湿换热器,从除湿材料角度探讨了对其性能优化的可能性。分别采用传统吸湿剂和新型复合吸湿剂制作了两台吸附除湿换热器。然后搭建了采用冷热水源驱动的除湿系统测试实验台,研究包括水源温度和处理空气状态等关键系统参数对于吸附除湿换热器性能的影响。最后探讨了循环切换模式对系统性能的影响。为进一步研究基于吸附除湿换热器的热泵系统提供参考。第三,基于前文所提出的构想,设计了面向家用领域的新型热泵系统,并搭建了实验装置在焓差实验室中进行了运行测试。在典型热泵空调制冷和采暖工况下,对其系统COP以及热湿处理能力进行了实验测试。随后基于实验测试数据,探讨了提高系统性能的可能途径。实验结果表明,在夏季工况下,实验系统在满足除湿要求的情况,系统COP最高可以达到6.9。同时在冬季工况下具有显着的加湿能力,可以显着地提高室内舒适性,系统COP最高可达6.1。第四,将所提出的新型热泵系统推广到公共建筑的应用中,构建了一种新型温湿度独立控制空调系统。利用基于吸附除湿换热器的热泵系统在除湿方面的显着性能,将其作为独立新风装置(DESICA),与变频式多联机(VRF)构建新型温湿度独立控制系统(JDVS),其中DESICA主要承担潜热负荷,VRF则承担剩余显热负荷。在具有稳定室内负荷的上海交通大学某学生工作室内搭建JDVS实验测试系统,进行了为期一年的现地实验。同时,在房间内搭建了另一套由全热换热器(HRV)与VRF构建的传统回热型新风空调系统(JHVS)作为对比研究对象。对典型冬夏季工况下两套系统的室内热舒适性和能量利用效率进行对比和分析。实验结果表明JDVS在系统能效和室内热舒适性两方面均优于JHVS。最后,为了更为全面的研究新型热泵系统在公共建筑中的应用,在动态建筑能耗模拟软件EnergyPlus中植入了DESICA的能耗仿真模块。结合软件内置的VRF模块,在软件内搭建温湿度独立控制系统JDVS的模型,并结合现地实验数据对模型进行验证。最后在软件中分别搭建JDVS、JHVS和VRF强制通风系统(VRFSA)三套不同的新风空调系统,结合上海气象文件进行了全年能耗仿真计算和对比研究,结果显示JDVS相比VRFSA全年能耗增加了5%,但是全年室内热舒适性达标率高达85%,而VRFSA达标率仅为32%。此外,作为目前使用较为广泛的搭JHVS,室内热舒适达标率为35%,但是全年耗能比JDVS高出20%。
潘权稳[9](2015)在《采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式系统制冷性能研究及优化》文中研究指明硅胶—水吸附式制冷是一种理想的节能环保的制冷方式。提高系统效率和可靠性、减小系统尺寸、降低系统制造成本并最终推进制冷系统的市场开发和产品化进程一直以来是硅胶—水吸附式制冷研究的目标。本文研究集中在对采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式系统的制冷性能研究与优化方面,包括换热网络优化方法的建立和实施方案的构建、最优回热方式的研究、吸附式制冷系统的仿真计算、采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式系统的设计、制造以及试验验证。本文主要研究内容包括了以下五个方面:(1)根据夹点分析法只适用于稳态分析的特点,先摒弃时间因素,建立了温焓图和问题表,之后再加入时间因素进行综合分析,形成了吸附式制冷系统独特的夹点分析法。对两床连续式吸附式制冷系统进行夹点分析法的优化,发现夹点位置在热物流线温度最高处,同时回热主要集中在解吸和吸附物流线之间的回热,优化后系统理论COP能达到3.48。对两蒸发器式和两级吸附式制冷系统分别进行夹点分析法优化,优化后的理论COP分别为3.07和0.85。若考虑时间因素限制,两床连续式和两蒸发器式系统的COP分别变为1.20和1.13,远低于无时间因素限制的情况。要突破时间因素限制,必须要实现吸附床的“流体化”。而吸附床的“流体化”,需要对吸附床进行模块化设计。(2)通过现有的两床回热方式(循环、串联和被动回热)实现原理的研究,得到不同回热方式在构建过程所采用的实施方案的优缺点,初步优化选取出串联和被动回热方式。接着选取一个简单的吸附床作为研究对象,并建立不同回热方式模拟的数学模型,通过数值分析方法,得到串联和被动回热方式的回热效果。结果表明串联和被动回热方式的回热时间约为管长和流速的比值,即为最佳回热时间的估算公式。同时被动回热方式存在有效的回热时间范围,导致其在实际应用中不如串联回热方式可靠。(3)对采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式冷水机进行设计,并采用可靠串联回热和类回质方式。首先对硅胶吸附剂的传热性能进行测定,获取更精确的设计参数。为了实现高效可靠紧凑低廉的设计要求,同时满足标准化和规模化生产的要求,对吸附式制冷系统最核心部件——吸附床进行模块化设计,并通过高效的换热设计,形成高效传热传质的模块化吸附床结构形式。系统采用两个独立隔离的腔体结构形式,实现系统可靠性的提高。为了进一步实现系统性能的提高,蒸发器采用毛细作用辅助升膜蒸发的强化换热设计。(4)对采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式冷水机进行仿真计算。系统的主要部件(吸附床、冷凝器和蒸发器)采用间壁式换热器三层换热模型来建立数学模型,并对作为储液器的蒸发器也进行建模。模型求解采用的计算方法避免了初始值对系统性能的影响,让仿真结果由系统本身特性和外界工况条件决定,使仿真更加符合实际情况。并通过对仿真结果表明,在典型工况(热水、冷却水进口温度和冷水出口温度分别为85 oC、30 oC和10 oC)下,机组制冷量、COP和SCP分别为51 kW、0.53和149 W·kg-1,系统设计符合性能要求。(5)研制了一台采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式冷水机,并建立其性能测试系统。通过试验结果验证了系统的设计以及仿真计算的可靠性与准确性。并通过对试验结果的分析,得到机组的运行特性、系统最佳的制冷时间、回质时间和回热时间以及不同工况条件下系统性能。在典型工况(热水、冷却水进口温度和冷水出口温度分别为85.5oC、29.5 oC和11.1 oC)下,机组制冷量、COP和SCP分别为42.8 kW、0.51和125.0 W·kg-1。当冷水出口温度上升到14.7 oC时,机组制冷量、COP和SCP分别增大到52.0 kW、0.65和146.4 W·kg-1,故采用串联回热方式和模块化吸附床的硅胶—水吸附式冷水机获得较佳的性能,具备良好的推广与应用前景。综上,本文通过对采用模块化的硅胶—水吸附式系统进行制冷性能研究和优化,为硅胶—水吸附式制冷系统进一步推广与应用提供了理论、设计与试验基础。
江龙[10](2015)在《基于碱金属卤化物固化混合吸附剂的再吸附制冷与热功转换循环研究》文中研究表明本文在强化了碱金属卤化物吸附剂的传热传质的基础上,构建了再吸附制冷与热功转换循环,并且进行了系统模拟设计以及实验研究。系统利用低品位热源来驱动高温盐进行解吸,通过膨胀机实现对外做功,利用低温盐和反应气体的解吸热来产生制冷效果。由于化学反应的解吸热是氨汽化潜热的2倍之多,所以相比传统的吸附式制冷效率有所提高。同时由于系统中只存在极少量的液氨,工作压力低于普通的吸附制冷循环,所以具有系统承压小,抗颠簸能力强等优点。再吸附制冷与热功转换系统主要针对的对象是地热以及太阳能这样的中低温热源的利用,能够有效的提高热源的利用效率。首先对不同散装碱金属卤化物以及碱金属卤化物/膨胀石墨固化混合吸附剂的静态传热传质性能进行研究。结果表明散装碱金属卤化物的导热系数都非常低,介于0.24-0.31 W/(mK)。NH4Cl、CaCl2和MnCl2在高温盐、中温盐、低温盐混合吸附剂中呈现出最好的性能。而不同碱金属卤化物/膨胀石墨固化吸附剂的导热系数随着吸附剂密度的减少以及盐质量比例的增加而减小。对于不同的碱金属卤化物吸附剂,当吸附剂密度为450kg/m3和550 kg/m3时,其导热系数分别介于0.61-1.87 W/(m·K)和0.84-2.13 W/(m·K)。考虑到不同碱金属卤化物所应用的温区,NH4Cl和FeCl3在低温盐和高温盐中导热性能更好,而CaCl2和SrCl2/膨胀石墨混合吸附剂的导热系数比较接近。不同碱金属卤化物/膨胀石墨混合吸附剂的渗透率介于10-10-10-13m2。NaBr、CaCl2和MnCl2为混合吸附剂具有更高的渗透率。在研究了吸附剂静态传热传质性能之后,对不同碱金属卤化物/膨胀石墨吸附剂的动态传热传质性能进行研究。随着吸附量的增加,导热系数发生了明显的变化,然而这种变化不仅仅是简单的线性增加。对于不同的碱金属卤化物固化吸附剂,在密度为450 kg/m3和550 kg/m3时,其在不同吸附量条件下的导热系数分别在0.62-2.4w/(m·k)和0.89-2.98w/(m·k)。对于不同的碱金属卤化物/膨胀石墨混合吸附剂,在不同吸附量条件下渗透率介于10-14-10-10m2。对比不同混合吸附剂在反应平衡条件下的扩散和汇聚模式的渗透率可以发现,渗透率随着吸附量的增加而减小。利用静态导热系数和渗透率进行仿真,结果表明制冷量和单位质量吸附剂的制冷量(scp)开始增加得非常快,之后逐渐地衰减。将不同参数条件下的仿真数据和实验数据相比较可以发现,利用动态的导热系数和渗透率仿真结果相比于实验数据,scp、制冷量、cop误差分别为9.1%、8.3%、12%。而利用静态导热系数的结果scp、制冷量、cop误差分别为42.8%、41.4%、36%。利用静态导热系数和渗透率进行仿真的结果会使得制冷性能参数的偏差较大,而利用动态导热系数和渗透率则可以比较准确的描述制冷性能参数。在保持渗透率不下降的基础上,为了寻求更高导热系数的吸附剂,对cacl2/膨胀硫化石墨、mncl2/膨胀硫化石墨混合吸附剂热质传递以及cacl2/膨胀硫化石墨吸附/解吸反应动力学特性研究。以膨胀硫化石墨为基质的混合吸附剂的导热系数和渗透率随含盐质量比例和密度的变化和以膨胀石墨为基质的混合吸附剂类似。在cacl2密度为300kg/m3以及盐质量比例为50%时,cacl2混合吸附剂的导热系数最高可以达到88.1w/(m·k),对于不同条件下cacl2/膨胀硫化石墨混合吸附剂,导热系数介于23.5到88.1w/(m·k),其渗透率介于9.31×10-10到3.05×10-14m2,对不同mncl2质量比例的混合吸附剂,导热系数为20.3-80.6w/(m.k),渗透率在8.02×10-11-1.01×10-14m2。对于cacl2比例为80%的混合吸附剂,在蒸发温度为15oc以及冷凝温度为25oc时,其最大的循环吸附量可以达到0.4455g/g。cacl2/膨胀硫化石墨混合吸附剂的量不会随着密度和盐质量比例的变化有太多的变化。相比于cacl2/膨胀石墨混合吸附剂,cacl2/膨胀硫化石墨混合吸附剂的循环吸附量要略高一些,同时循环时间大幅缩短。在对吸附剂传热传质进行了强化以后,构建再吸附制冷与热功转换循环,对再吸附制冷与热功转换循环进行了热力学分析,验证了再吸附制冷与热功转换系统具有优良的工作性能,其最高的发电和制冷火用效率为0.69和0.29,最高的制冷性能系数(cop)为0.77。最优工况即在150oc过热温度条件下,bacl2-srcl2-nh3工质对总体火用效率高达0.9。相比于Goswami循环,总体发电制冷的火用效率提高了近40%-60%。由于所采用的涡旋式膨胀机使采用空调涡旋式压缩机改制的,为了研究该涡旋式膨胀机的性能,搭建了压缩空气涡旋式膨胀机测试装置,通过膨胀机进出口温度和压力对涡旋式膨胀机的性能进行研究和结果分析,当涡旋式膨胀机进口压力从0.6增加到1 MPa时,其等熵效率和功电转换效率维持在60%和80%。当进口压力达到1 MPa时,涡旋式膨胀机整体内效率为53%。采用传热传质强化以后的混合吸附剂,对MnCl2-CaCl2-NH3工质对在不同热源温度,冷凝温度和制冷温度条件下的循环吸附量进行了测试,利用所测试循环吸附量的结果以及混合吸附剂热质传递特性,对再吸附制冷与热功转换系统进行了模拟仿真与设计,模拟结果表明当热源温度为150 oC,蒸发温度为-10 oC变化到20 oC,系统总能量效率从0.116增加到0.376,而总体火用效率从0.402变化到0.391。随后搭建了再吸附制冷与热功转换系统,并且对该实验系统性能进行了研究,结果表明160 oC热源温度为制冷COP的拐点温度,当热源温度高于160 oC时,系统的显热负荷增大,继续加热高温床并不能使系统性能继续提高,反而降低制冷功率。当制冷温度为15 oC时,系统COP为0.284-0.396;当制冷温度10 oC,COP为0.277-0.368。而当制冷温度为15 oC时,系统SCP为98.6-340 W/kg。而当制冷温度为15 oC时,系统SCP为91.9-321 W/kg。SCP随着热源温度的升高而逐渐升高。在25 oC冷却温度、10 oC制冷温度条件下,热源温度不同时,再吸附制冷与热功转换系统的能量效率从0.293增加到0.417,然后下降到0.407,而系统火用效率从0.12增加到0.16。对整个系统而言在160 oC热源温度条件下,输出功最高为253 W,制冷量最高为2.98 kW。
二、连续回热型吸附式热泵的动态仿真与实验(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、连续回热型吸附式热泵的动态仿真与实验(论文提纲范文)
(1)基于ORC的船用柴油机低品位余热利用方案设计与优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
物理量名称及符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 内燃机余热利用技术研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 有机朗肯循环研究现状 |
1.2.1 有机朗肯循环的布局选型 |
1.2.2 有机朗肯循环工质选择 |
1.2.3 有机朗肯循环的部件选型 |
1.2.4 有机朗肯循环系统性能的评价 |
1.3 本文的拟解决的问题和研究内容 |
1.3.1 拟解决的问题 |
1.3.2 研究内容 |
第二章 二冲程船用柴油机的余热能分析 |
2.1 二冲程船用柴油机介绍 |
2.1.1 二冲程柴油机工作原理 |
2.1.2 二冲程柴油机技术参数 |
2.2 船用柴油机余热能分析 |
2.2.1 余热能流分析 |
2.2.2 余热(火用)流分析 |
2.3 船用柴油机排气成分计算及分析 |
2.3.1 柴油机排气成分计算 |
2.3.2 柴油机排气的酸露点计算 |
2.3.3 影响排气酸露点的因素 |
2.4 本章小结 |
第三章 有机朗肯循环系统的模型建立 |
3.1 有机朗肯循环系统模型 |
3.1.1 基本有机朗肯循环的热力学模型 |
3.1.2 高低温有机朗肯循环的热力学模型 |
3.1.3 高低压有机朗肯循环的热力学模型 |
3.2 系统评价指标 |
3.2.1 热力性能评价 |
3.2.2 经济性能评价 |
3.2.3 环境性能评价 |
3.3 系统模型验证 |
3.4 不同有机朗肯循环系统的性能比较 |
3.4.1 热力性 |
3.4.2 经济性 |
3.4.3 环境性 |
3.5 本章小结 |
第四章 双回路有机朗肯循环的工质选择和优化设计 |
4.1 有机朗肯循环的工质分析 |
4.1.1 工质类型 |
4.1.2 工质选择标准 |
4.2 基于单工质的双回路有机朗肯系统的性能研究 |
4.2.1 工质在不同蒸发压力下对系统性能的影响 |
4.2.2 工质在不同冷凝温度、热源温度下对系统性能的影响 |
4.2.3 工质对系统性能影响的对比 |
4.3 双回路有机朗肯系统的优化设计 |
4.3.1 系统运行参数的灵敏度分析 |
4.3.2 基于人工蜂群算法的多目标优化 |
4.3.3 优化结果 |
4.4 本章小结 |
第五章 船舶发动机余热利用系统性能提升的研究 |
5.1 多热源余热梯级利用系统的设计 |
5.1.1 海水淡化装置 |
5.1.2 连续回热型吸附式制冷系统 |
5.2 多热源余热梯级利用系统性能优化研究 |
5.2.1 基于混合工质的双级有机朗肯循环系统的性能研究 |
5.2.2 连续回热型吸附式制冷系统的性能研究 |
5.2.3 参数优化 |
5.3 多热源余热梯级利用系统的模拟结果分析 |
5.3.1 多热源余热梯级利用系统在船舶不同运行条件下的性能分析 |
5.3.2 多热源余热梯级利用系统与其他余热系统的比较 |
5.4 本章小结 |
第六章 全文总结与工作展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 本研究创新点 |
6.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表论文及参与科研项目情况 |
(2)基于同步吸附的氨基甲酸铵化学热泵循环研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及选题意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 化学热泵研究进展 |
1.2.2 氨基甲酸铵在热管理中的应用 |
1.2.3 气体吸附及吸附模拟研究进展 |
1.2.4 CO_2及NH_3单组份吸附剂调研 |
1.3 论文研究内容及意义 |
第二章 吸附式氨基甲酸铵化学热泵循环及单组份吸附性能模拟 |
2.1 吸附式氨基甲酸铵化学热泵循环介绍 |
2.1.1 循环条件及工质 |
2.1.2 可逆化学反应平衡关系 |
2.1.3 吸附式氨基甲酸铵化学热泵循环形式 |
2.2 分子模拟方法 |
2.2.1 分子模拟理论背景 |
2.2.2 分子力场 |
2.2.3 周期性边界条件 |
2.2.4 蒙特卡洛算法 |
2.3 13X-APG对单组份NH_3的吸附实验 |
2.3.1 实验材料及仪器 |
2.3.2 实验方法 |
2.4 吸附模型的建立及验证 |
2.4.1 计算模拟软件 |
2.4.2 模型建立 |
2.4.3 势能模型 |
2.4.4 模拟细则 |
2.4.5 单组份吸附模拟及验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 13X-APG沸石分子筛对双组份反应气同步吸附模拟 |
3.1 定比例NH_3和CO_2双组份反应气吸附模拟 |
3.2 同步吸附 |
3.3 同步吸附态计算方法 |
3.4 模拟结果及分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于同步吸附的氨基甲酸铵化学热泵循环性能分析 |
4.1 化学热泵工况范围确定 |
4.2 化学热泵循环热力计算与分析方法 |
4.2.1 增热型化学热泵循环热力计算与分析方法 |
4.2.2 升温型化学热泵循环热力计算与分析方法 |
4.2.3 计算参数的确定 |
4.3 关键运行参数对循环性能的影响 |
4.3.1 增热型化学热泵循环性能 |
4.3.2 升温型化学热泵循环性能 |
4.4 与吸收式热泵循环性能对比情况 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
(3)硅胶/水吸附式制冷系统模拟仿真与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 吸附式制冷的研究背景 |
1.1.1 环境和能源问题 |
1.1.2 吸附式制冷的提出和发展 |
1.2 国内外研究现状和进展 |
1.2.1 吸附工质对的研究 |
1.2.2 吸附床的研究 |
1.2.3 吸附循环方式的研究 |
1.2.4 硅胶/水吸附式制冷的研究进展 |
1.3 本课题的主要工作 |
第二章 硅胶/水吸附机理与吸附式制冷基本原理 |
2.1 硅胶/水吸附率方程 |
2.1.1 硅胶/水吸附原理 |
2.1.2 吸附率方程 |
2.1.3 吸附热与脱附热 |
2.2 吸附式制冷基本原理 |
2.3 本章小结 |
第三章 吸附式制冷系统动态仿真模型的建立 |
3.1 硅胶/水吸附式系统的工作原理 |
3.2 硅胶/水吸附式制冷系统的数学模型 |
3.2.1 基本假设 |
3.2.2 吸附率方程 |
3.2.3 能量平衡方程 |
3.2.4 系统性能评价指标 |
3.3 模拟仿真过程所需参数 |
3.4 硅胶/水吸附式制冷系统的仿真模型 |
3.4.1 MATLAB/Simulink仿真软件简介 |
3.4.2 系统仿真模型的建立 |
3.5 本章小结 |
第四章 硅胶/水吸附式制冷的实验系统 |
4.1 硅胶/水吸附式制冷系统的工作原理及构成 |
4.1.1 硅胶/水吸附式制冷系统的工作原理 |
4.1.2 硅胶/水系统的构成 |
4.2 硅胶/水系统的性能指标 |
4.3 系统稳定性的研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 仿真结果分析与实验验证 |
5.1 系统仿真模型的验证及不同工况的设定 |
5.1.1 仿真模型可靠性的验证 |
5.1.2 吸附制冷系统不同工况的设定 |
5.2 仿真系统的性能分析 |
5.2.1 吸附/解吸及回热时间的确定 |
5.2.2 冷凝温度对系统性能的影响 |
5.2.3 蒸发温度对系统性能的影响 |
5.2.4 热水进口温度对系统性能的影响 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
硕士期间发表的论文及专利 |
致谢 |
(4)基于金属有机骨架—水工质对的级联吸附式热泵制冷性能系统模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 能源与环境问题 |
1.1.2 制冷技术现状 |
1.2 吸附式热泵简介 |
1.2.1 吸附式热泵的发展历史 |
1.2.2 吸附式热泵制冷循环的类型及特点 |
1.3 吸附式热泵制冷性能的研究现状 |
1.4 论文主要内容 |
2 研究方法 |
2.1 四床级联回热型吸附式制冷循环 |
2.2 MOFs-水工质对 |
2.3 动态制冷性能计算方法 |
2.3.1 四床回热型级联吸附式制冷循环的动态制冷模型 |
2.3.2 吸附曲线模型 |
2.3.3 建模软件——Simulink |
2.4 本章小结 |
3 级联吸附式热泵动态制冷性能研究 |
3.1 热源温度363K下不同吸附剂组合的动态制冷性能 |
3.2 热源温度423K下不同吸附剂组合的动态制冷性能 |
3.3 本章小结 |
4 级联吸附式热泵动态制冷性能优化 |
4.1 热源温度变化对 DUT-67/DUT-67 组合动态制冷性能的影响 |
4.2 质量流量变化对 DUT-67/DUT-67 组合动态制冷性能的影响 |
4.2.1 热水质量流量变化 |
4.2.2 回热水质量流量变化 |
4.2.3 冷冻水质量流量变化 |
4.3 其他工况变化对 DUT-67/DUT-67 组合动态制冷性能的影响 |
4.3.1 吸附剂质量比 |
4.3.2 循环时间 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 MOFs/水工质对通用吸附等温线模型的拟合参数 |
附录2 修正 LDF 方程的拟合参数 |
附录3 |
附录4 动态吸附式制冷模型其他参数设定 |
(5)船舶柴油机EGR余热回收优化设计及动态仿真(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号及意义 |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究目的意义 |
1.2 柴油机EGR系统 |
1.3 EGR系统再循环烟气余热回收国内外研究现状 |
1.4 余热利用系统建模国内外研究现状 |
1.4.1 工质泵数学模型 |
1.4.2 膨胀机数学模型 |
1.4.3 换热器稳态数学模型 |
1.4.4 换热器动态数学模型 |
1.4.5 余热利用系统数学模型 |
1.5 余热利用系统多目标寻优国内外研究现状 |
1.6 本文主要内容 |
第2章 余热回收利用部件及系统数学模型 |
2.1 工质热物性参数 |
2.2 工质泵数学模型 |
2.2.1 通用模型 |
2.2.2 离心泵模型 |
2.3 膨胀机数学模型 |
2.3.1 通用模型 |
2.3.2 容积式膨胀机经验模型 |
2.4 换热器数学模型 |
2.4.1 单元数据结构和信息传递 |
2.4.2 换热器模型基本假设 |
2.4.3 基于FVM的换热器稳态模型 |
2.4.4 基于MBM的换热器稳态模型 |
2.4.5 基于MB-FV耦合算法的换热器稳态模型 |
2.4.6 FV网格数对MB-FV耦合算法精度的影响 |
2.4.7 三种换热器稳态模型的对比分析 |
2.4.8 MB-FV耦合算法换热器稳态模型验证 |
2.4.9 基于有限体积法的换热器动态模型 |
2.4.10 带储液罐的冷凝器动态模型 |
2.4.11 换热器动态数学模型控制方程的求解 |
2.5 余热回收利用系统数学模型 |
2.5.1 无序求解器 |
2.5.2 校核模型 |
2.5.3 动态仿真模型 |
2.6 本章小结 |
第3章 换热器稳态和动态性能仿真分析 |
3.1 换热器几何参数 |
3.2 换热器亚临界稳态性能分析 |
3.2.1 流体对流换热系数 |
3.2.2 仿真结果分析 |
3.3 换热器超临界稳态性能分析 |
3.3.1 流体对流换热系数 |
3.3.2 仿真结果分析 |
3.4 换热器动态特性分析及模型校验 |
3.4.1 流体热力学参数 |
3.4.2 流体对流换热系数 |
3.4.3 蒸发器参数 |
3.4.4 工质泵和膨胀机 |
3.4.5 蒸发器动态模型初始值 |
3.4.6 工质泵和膨胀机模型初始值 |
3.4.7 热水入口温度变化时的仿真结果 |
3.4.8 工质泵频率变化时的仿真结果 |
3.5 本章小结 |
第4章 EGR系统再循环烟气余热利用系统优化设计 |
4.1 目标柴油机EGR系统参数 |
4.2 EGR系统再循环烟气和增压空气简单热力学分析 |
4.3 EGR系统再循环烟气余热利用系统设计 |
4.3.1 WHR与 EGR系统组合方案 |
4.3.2 RORC循环余热利用系统 |
4.3.3 CO_2布雷顿循环余热利用系统 |
4.3.4 双循环RORC耦合余热利用系统 |
4.3.5 S-CO_2和RORC耦合余热利用系统 |
4.3.6 S-CO_2和ORC耦合余热利用系统 |
4.4 EGR系统再循环烟气余热利用系统多目标优化分析 |
4.4.1 NSGA-II算法 |
4.4.2 RORC循环余热利用系统优化分析结果 |
4.4.3 S-CO_2布雷顿循环余热利用系统优化分析结果 |
4.4.4 双循环RORC耦合余热利用系统优化分析结果 |
4.4.5 S-CO_2和RORC耦合余热利用系统优化分析结果 |
4.4.6 S-CO_2和ORC耦合余热利用系统优化分析结果 |
4.5 EGR系统再循环烟气余热利用方案对比分析 |
4.6 S-CO_2和RORC耦合余热利用系统换热器设计 |
4.7 本章小结 |
第5章 ORC系统动态特性分析 |
5.1 ORC 系统动态模型验证 |
5.2 系统分析 |
5.3 ORC 系统动态仿真模型初始值 |
5.4 工质泵转速变化时ORC系统的动态特性 |
5.5 工质泵转速变化时 ORC 系统的动态特性 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
附录A ORC实验台换热器实测数据 |
附录B 管内冷凝对流换热系数计算方法 |
附录C 优化模型设计变量分布 |
(6)基于Zr-MOFs的吸附式制冷性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 吸附式制冷简介 |
1.2.1 吸附式制冷的发展历史 |
1.2.2 吸附式制冷系统类型与其特点 |
1.3 吸附式制冷的吸附工质对 |
1.4 论文主要内容 |
2 研究方法 |
2.1 平衡制冷性能计算方法 |
2.1.1 平衡吸附式制冷模型 |
2.1.2 吸附曲线模型 |
2.2 动态制冷性能计算方法 |
2.3 本章小结 |
3 吸附式制冷静态制冷性能研究 |
3.1 工况变化对MOFs/水工质对制冷性能的影响 |
3.2 工况变化对MOFs/乙醇工质对制冷性能的影响 |
3.3 本章小结 |
4 吸附式制冷动态制冷性能研究 |
4.1 工况变化对MOFs/水吸附工质对动态制冷性能的影响 |
4.2 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 |
附录2 |
附录3 |
附录4 |
(7)除湿换热器热湿传递机理及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 空调除湿方法 |
1.2.2 除湿换热器除湿方法 |
1.2.3 研究现状总结与分析 |
1.3 本文的主要内容 |
第二章 除湿换热器吸湿机理与性能评价 |
2.1 除湿换热器工作原理 |
2.2 除湿换热器的制备 |
2.3 除湿换热器基本除湿(再生)循环 |
2.3.1 除湿(再生)过程描述 |
2.3.2 性能评价指标 |
2.4 带回热装置的除湿换热器除湿(再生)循环 |
2.4.1 热力过程描述 |
2.4.2 性能评价指标 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于除湿换热器的连续型除湿系统实验研究 |
3.1 实验系统介绍 |
3.1.1 系统组成 |
3.1.2 工作原理 |
3.1.3 测试传感器 |
3.1.4 误差分析 |
3.2 实验结果与讨论 |
3.2.1 典型工况下的性能分析 |
3.2.2 运行参数对系统性能的影响 |
3.3 本章小结 |
第四章 除湿换热器热湿传递特性 |
4.1 传热传质准则关联式的建立 |
4.1.1 传热传质模型及假设条件 |
4.1.2 除湿换热器的传热分析 |
4.1.3 除湿换热器吸湿过程分析 |
4.1.4 补充条件 |
4.2 实验数据的处理 |
4.2.1 实验结果 |
4.2.2 实验数据处理的理论依据 |
4.3 传热传质准则关联式的求解 |
4.3.1 算法介绍 |
4.3.2 拟合计算 |
4.4 计算结果与讨论 |
4.4.1 拟合结果与误差分析 |
4.4.2 理论优化 |
4.5 本章小结 |
第五章 回热型全新风除湿系统 |
5.1 系统介绍 |
5.1.1 系统组成 |
5.1.2 除湿换热器 |
5.1.3 回热过程 |
5.1.4 运行切换 |
5.1.5 其他 |
5.2 系统运行原理及控制策略 |
5.2.1 模式MODE |
5.2.2 模式MODE |
5.2.3 模式MODE1- |
5.2.4 模式MODE1- |
5.3 典型工况下的系统性能模拟分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 回热型除湿换热器除湿系统实验与分析 |
6.1 实验测试及误差分析 |
6.1.1 数据测量与采集 |
6.1.2 误差分析 |
6.2 运行参数对系统性能的影响及优化 |
6.2.1 系统循环时间对系统性能参数的影响 |
6.2.2 预再生时间对系统性能参数的影响 |
6.2.3 冷却水/再生热水流量对系统性能的影响 |
6.3 实验结果与分析 |
6.3.1 不同工况下系统性能分析 |
6.3.2 典型工况下的对比分析 |
6.3.3 回热子系统的性能分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 研究内容总结 |
7.2 创新点总结 |
7.3 课题展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间的学术论文和科研成果 |
(8)基于吸附除湿换热器的热泵系统热力特性研究及其应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 当前建筑能耗现状和传统空调的缺陷 |
1.1.2 新型热湿处理空调系统 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 温湿度独立控制空调系统 |
1.2.2 内冷式除湿器 |
1.2.3 建筑能耗模拟 |
1.2.4 研究现状总结与分析 |
1.3 本文研究内容 |
第二章 基于吸附除湿换热器的热泵系统的提出和热力性能分析 |
2.1 基于吸附除湿换热器的热泵系统的提出 |
2.2 基于吸附除湿换热器的热泵系统的性能分析 |
2.2.1 理想吸附除湿过程的建立 |
2.2.2 吸附除湿过程的等效焓差分析法 |
2.3 本章小结 |
第三章 除湿材料与吸附除湿换热器的性能研究 |
3.1 基于铝箔样片的除湿材料研究 |
3.1.1 除湿材料简述 |
3.1.2 除湿材料初选及铝箔样片制作 |
3.1.3 铝箔样片的吸附等温线测定 |
3.2 吸附除湿换热器性能研究 |
3.2.1 吸附除湿换热器的构建方法 |
3.2.2 吸附除湿换热器的性能实验研究方法 |
3.2.3 吸附除湿换热器实验研究 |
3.2.4 吸附除湿换热器性能优化分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 基于吸附除湿换热器的家用热泵系统实验研究 |
4.1 基于吸附除湿换热器的家用热泵系统设计 |
4.1.1 基于吸附除湿换热器的家用热泵系统 |
4.1.2 实验系统参数及工况确定 |
4.2 基于吸附除湿换热器的家用热泵系统实验研究方法 |
4.2.1 实验系统的构建 |
4.2.2 实验测试方法 |
4.3 基于吸附除湿换热器的家用热泵系统实验研究 |
4.3.1 实验系统准备和调试 |
4.3.2 除湿制冷工况实验 |
4.3.3 加湿采暖工况实验 |
4.3.4 实验结果分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于吸附除湿换热器的热泵系统在温湿度独立控制系统中的应用研究 |
5.1 基于吸附除湿换热器的热泵系统在公共建筑中调湿的应用 |
5.2 新型热泵系统在温湿度独立控制系统中应用的构建方法 |
5.2.1 实验系统介绍 |
5.2.2 实验室描述 |
5.2.3 实验测试系统 |
5.2.4 性能评价及误差分析 |
5.3 夏季制冷除湿工况下的实验研究 |
5.3.1 JDVS系统 |
5.3.2 JHVS系统 |
5.3.3 对比分析 |
5.4 冬季采暖加湿工况下的实验研究 |
5.4.1 JDVS系统 |
5.4.2 JHVS系统 |
5.4.3 对比分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 基于吸附除湿换热器的热泵系统与建筑能耗模拟软件EnergyPlus结合的建模和仿真研究 |
6.1 基于吸附除湿换热器的热泵新风系统DESICA的建模 |
6.1.1 仿真平台Energy Plus |
6.1.2 基于吸附除湿换热器的热泵新风系统DESICA在 EnergyPlus中的模块建立 |
6.1.3 温湿度独立控制系统JDVS在 EnergyPlus中的建模方法 |
6.2 DESICA模型结合实验数据的验证 |
6.2.1 DESICA模型的性能曲线验证 |
6.2.2 JDVS模型在建筑应用中的验证 |
6.3 高效热泵系统在公共建筑中全年能耗分析的实用性研究 |
6.3.1 DESICA的性能 |
6.3.2 JDVS与传统系统的对比研究 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 本文研究内容总结 |
7.2 创新内容总结 |
7.3 未来研究方向 |
参考文献 |
符号与标记 |
致谢 |
攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
(9)采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式系统制冷性能研究及优化(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 硅胶—水吸附式制冷的研究进展 |
1.2.1 吸附工质对的研究 |
1.2.2 吸附床传热传质强化的研究 |
1.2.3 吸附式制冷循环的研究 |
1.2.4 吸附式制冷系统的数值研究和优化 |
1.2.5 吸附式制冷机产品化 |
1.3 目前存在问题 |
1.4 本文研究内容 |
第二章 吸附式制冷系统换热网络的优化 |
2.1 夹点分析法 |
2.1.1 图解法与问题表法 |
2.2 吸附式制冷系统的夹点分析法 |
2.2.1 温焓图 |
2.2.2 吸附式制冷系统的问题表 |
2.3 夹点分析法的影响因素 |
2.3.1 夹点温差的影响 |
2.3.2 操作温度的影响 |
2.4 其他形式吸附式制冷系统的夹点分析 |
2.4.1 两蒸发器式吸附式制冷系统 |
2.4.2 两级吸附式制冷系统 |
2.5 考虑时间因素的夹点分析法 |
2.5.1 吸附式制冷系统时间因素的限制 |
2.5.2 时间因素限制下两床连续式吸附式制冷系统的优化 |
2.5.3 时间因素限制下两蒸发器式吸附式制冷系统的优化 |
2.5.4 时间因素限制的突破 |
2.6 本章小结 |
第三章 吸附式制冷系统最优回热方式的研究 |
3.1 两床回热的方式 |
3.1.1 循环回热方式 |
3.1.2 串联回热方式 |
3.1.3 被动回热方式 |
3.2 回热方式的数值研究模型 |
3.2.1 研究对象 |
3.2.2 计算假设 |
3.2.3 数学模型建立 |
3.3 回热方式的数值结果及优化选取 |
3.3.1 网格独立性及计算可靠性分析 |
3.3.2 性能指标 |
3.3.3 串联回热方式的模拟结果 |
3.3.4 被动回热方式的模拟结果 |
3.3.5 最优回热时间的确定 |
3.3.6 回热贡献的分布 |
3.4 本章小结 |
第四章 采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式冷水机的设计 |
4.1 吸附剂传热性能的测定 |
4.1.1 测量系统 |
4.1.2 测量步骤 |
4.1.3 测量结果 |
4.2 模块化吸附床的设计 |
4.2.1 设计思路 |
4.2.2 标准化的子吸附床 |
4.2.3 模块化吸附床 |
4.3 采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式冷水机的设计 |
4.3.1 设计目标 |
4.3.2 系统循环方式和工作原理 |
4.3.3 设计的理论基础 |
4.3.4 部件的设计 |
4.4 本章小结 |
第五章 采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式冷水机的仿真 |
5.1 间壁式换热器换热特点 |
5.2 仿真的数学模型 |
5.2.1 模型假设 |
5.2.2 控制方程 |
5.2.3 边界条件和初始条件 |
5.3 系统仿真的计算流程 |
5.4 系统仿真的结果 |
5.4.1 温度和制冷量变化曲线 |
5.4.2 制冷时间的影响 |
5.4.3 类回质和回热过程的影响 |
5.4.4 热冷源温度的影响 |
5.5 本章小结 |
第六章 采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式冷水机的试验 |
6.1 采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式冷水机的研制 |
6.1.1 模块化吸附床 |
6.1.2 冷凝器和蒸发器 |
6.1.3 整体机组 |
6.1.4 机组运行控制 |
6.2 测试系统 |
6.3 机组实验与结果分析 |
6.3.1 性能参数的计算 |
6.3.2 温度与制冷量变化曲线 |
6.3.3 制冷时间的影响 |
6.3.4 类回质和回热过程的影响 |
6.3.5 热冷源温度的影响 |
6.3.6 误差分析 |
6.3.7 与仿真结果的比较 |
6.3.8 与相关文献的机组性能比较 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 研究内容总结 |
7.2 创新性以及典型研究成果 |
7.3 本文不足及未来工作展望 |
参考文献 |
符号与标记(附录 1) |
致谢 |
攻读博士学位期间发表论文、申请专利与所获奖励 |
(10)基于碱金属卤化物固化混合吸附剂的再吸附制冷与热功转换循环研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 课题的研究目的 |
1.2 再吸附制冷研究概况 |
1.2.1 再吸附制冷工质对 |
1.2.2 复合/混和吸附剂 |
1.2.3 吸附床优化设计 |
1.3 热功转换系统概况 |
1.3.1 热功转换循环 |
1.3.2 涡旋式膨胀机 |
1.4 冷电联供系统性能研究概况 |
1.5 再吸附制冷与热功转换技术的关键问题 |
1.6 本文研究内容 |
1.6.1 理论研究 |
1.6.2 实验研究 |
第二章 碱金属卤化物/膨胀石墨固化混合吸附剂性能研究 |
2.1 不同固化混合吸附剂静态传热传质性能研究 |
2.1.1 化学吸附剂的选择 |
2.1.2 化学混合吸附剂制备 |
2.1.3 导热系数测试原理与装置 |
2.1.4 渗透率测试原理与装置 |
2.1.5 散装碱金属卤化物的导热特性 |
2.1.6 碱金属卤化物/膨胀石墨固化混合吸附剂的导热特性 |
2.1.7 碱金属卤化物/膨胀石墨固化混合吸附剂的渗透率 |
2.2 不同固化混合吸附剂动态传热传质性能研究 |
2.2.1 碱金属卤化物/膨胀石墨固化混合吸附剂 |
2.2.2 导热系数测试原理与装置 |
2.2.3 渗透率测试原理与装置 |
2.2.4 化学混合吸附剂动态导热系数测试结果 |
2.2.5 化学混合吸附剂动态渗透率测试结果 |
2.3 不同传热传质参数系统仿真性能对比 |
2.3.1 传热传质参数性能拟合 |
2.3.2 两级吸附剂式制冰机性能仿真 |
2.3.3 模型建立 |
2.3.4 仿真结果分析比较 |
2.4 本章小结 |
第三章 碱金属卤化物/膨胀硫化石墨固化混合吸附剂性能分析 |
3.1 化学混合吸附剂制备 |
3.2 碱金属卤化物/膨胀硫化石墨固化混合吸附剂传热传质性能测试 |
3.2.1 导热系数测试原理与装置 |
3.2.2 碱金属卤化物/膨胀硫化石墨固化混合吸附剂的导热特性 |
3.2.3 碱金属卤化物/膨胀硫化石墨固化混合吸附剂的传质特性 |
3.2.4 碱金属卤化物/膨胀硫化石墨固化混合吸附剂的稳定性分析 |
3.3 碱金属卤化物/膨胀硫化石墨固化混合吸附剂吸附性能测试 |
3.3.1 吸附性能原理与装置 |
3.3.2 吸附性能测试结果 |
3.4 本章小结 |
第四章 再吸附制冷与热功转换循环分析 |
4.1 再吸附制冷与热功转换循环 |
4.1.1 再吸附制冷循环原理 |
4.1.2 再吸附制冷与热功转换循环原理 |
4.2 再吸附制冷与热功转换循环热力学分析 |
4.2.1 能量平衡和火用平衡方程 |
4.2.2 吸附工质对选择 |
4.3 再吸附制冷与热功转换循环分析结果 |
4.3.1 发电过程 |
4.3.2 制冷过程 |
4.3.3 再吸附制冷与热功转换循环总效率 |
4.4 与Goswami循环对比 |
4.5 本章小结 |
第五章 再吸附制冷与热功转换系统仿真 |
5.1 再吸附制冷与热功转换循环设计 |
5.2 涡旋式膨胀机性能研究 |
5.2.1 压缩空气涡旋式膨胀机测试装置 |
5.2.2 涡旋式膨胀机性能测试结果 |
5.3 Mn Cl_2/Ca Cl_2/NH_3再吸附工质对性能测试 |
5.3.1 Mn Cl_2/Ca Cl_2/NH_3再吸附工质对测试装置 |
5.3.2 Mn Cl_2/Ca Cl_2/NH_3再吸附工质对测试结果 |
5.4 再吸附制冷与热功转换系统仿真设计 |
5.4.1 三维系统设计 |
5.4.2 仿真模型 |
5.4.3 模型方程 |
5.5 再吸附制冷与热功转换系统模拟结果分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 再吸附制冷与热功转换系统实验研究 |
6.1 再吸附制冷与热功转换系统建立 |
6.1.1 实验系统 |
6.1.2 吸附床 |
6.2 实验流程和步骤设计 |
6.3 实验数据计算 |
6.4 实验结果分析 |
6.4.1 加热解吸阶段状态参数变化 |
6.4.2 制冷性能随热源温度、冷却温度以及制冷温度的变化 |
6.4.3 循环时间对系统性能的影响 |
6.4.4 热功转换性能 |
6.4.5 高压做功系统性能对比研究 |
6.4.6 热功转换系统优化性能分析 |
6.4.7 系统总性能 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 研究内容总结 |
7.2 创新内容总结 |
7.3 课题展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间已撰写的论文、申请专利及所获奖励 |
四、连续回热型吸附式热泵的动态仿真与实验(论文参考文献)
- [1]基于ORC的船用柴油机低品位余热利用方案设计与优化研究[D]. 黄桂聪. 广西大学, 2021(12)
- [2]基于同步吸附的氨基甲酸铵化学热泵循环研究[D]. 程晓琳. 东南大学, 2020
- [3]硅胶/水吸附式制冷系统模拟仿真与实验研究[D]. 郑文佳. 天津商业大学, 2020(12)
- [4]基于金属有机骨架—水工质对的级联吸附式热泵制冷性能系统模拟研究[D]. 王帅皓. 华中科技大学, 2020(01)
- [5]船舶柴油机EGR余热回收优化设计及动态仿真[D]. 褚阵豪. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [6]基于Zr-MOFs的吸附式制冷性能研究[D]. 曹猛. 华中科技大学, 2019(03)
- [7]除湿换热器热湿传递机理及其应用研究[D]. 赵耀. 上海交通大学, 2016(03)
- [8]基于吸附除湿换热器的热泵系统热力特性研究及其应用[D]. 江宇. 上海交通大学, 2016(01)
- [9]采用模块化吸附床的硅胶—水吸附式系统制冷性能研究及优化[D]. 潘权稳. 上海交通大学, 2015(02)
- [10]基于碱金属卤化物固化混合吸附剂的再吸附制冷与热功转换循环研究[D]. 江龙. 上海交通大学, 2015(02)