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太阳能双效吸收式制冷系统.pdf

太阳能双效吸收式制冷系统.pdf

上传者: chinaepd 2012-07-19 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《太阳能双效吸收式制冷系统pdf》,可适用于经济金融领域,主题内容包含中国卜程热物理学会学术会议论文工程热力学编号:太阳能双效澳化锉吸收式制冷系统的模拟和经济性分析’刘艳玲王如竹代彦军t海交通大学制冷I低温工程研究所上符等。

中国卜程热物理学会学术会议论文工程热力学编号:太阳能双效澳化锉吸收式制冷系统的模拟和经济性分析’刘艳玲王如竹代彦军t海交通大学制冷I低温工程研究所上海Tel:一Email:rzwangmailsjtueducn摘要本文对太阳能双效嗅化铿吸收式制冷系统进行了模拟和经济分析。为了提高辅助能源的利用率和减小系统对太阳能辐射条件的依赖性采用太阳能作为部分热源的双效系统即高压发生器仍然利用燃气驱动而低压发生器采用太阳能热水和高发产生的蒸汽共同驱动太阳能热水的驱动温度为'c左右。为了提高系统利用率和运行的经济性该制冷系统在空调季提供lOkW的制冷量在供暖季提供lOkW的供热量并全年提供生活热水。模拟结果和经济分析表明这种适宜家用的小型太阳能吸收式制冷系统相对于风冷热泵和传统的双效吸收式制冷系统具有很大优势。关键词太阳能双效吸收式制冷经济分析引言由于对能源危机和环境保护的普遍关注人们越来越重视可再生能源的利用。其中太阳能制冷更具有潜力。在已发表的文献中太阳能吸收式空调己在全球范围内被深入的研究。我国在“九五”期间曾经在广东江门和山东乳山两地组织实施了太阳能空调重点科技攻关项目。中科院广州能源所成功实施了江门太阳能空调系统I系统采用高效平板集热器(m,带透明隔热板)驱动双级澳化铿吸收式制冷机(kW,COP约。)驱动热源温度'C。北京太阳能研究所承担了乳山太阳能空调系统的设计工作该系统采用热管式真空管集热器((m)与热水型单效澳化锉吸收式制冷机(kW>COP约)相结合的技术方案并采用了双水箱(分层水箱)以及储冷(储冷水箱)技术同一套系统可以满足全年不同季节的空调、采暖和热水要求显著提高了太阳能空调系统的利用率和经济性。本文设计了一种新型的双效太阳能吸收式制冷系统制冷量为lOkW。这个系统中太阳能只作为部分驱动能源高压发生器仍由燃气驱动。该系统具有夏季制冷、冬季供暖和全年提供生活热水的功能。太阳能双效澳化理吸收式制冷原理图是双效太阳能吸收式制冷系统的原理图主要有四大部分组成:太阳能集热器、吸收式制冷机、冷冻水和冷却水系统等。首先太阳能在集热器中被吸收然后储存在水箱内。在高压发生器内燃气燃烧提供热量使高压发生器内的嗅化铿稀溶液浓缩并产生水蒸气。然后在低压发生器中来自高压发生器的水燕气和来自集热器的热水一起加热澳化铿稀溶液同时产生低压水蒸气。低压发生器内产生的水蒸气和来自高压发生本文得到国家重大基础研究摹金资助(项目编号:)Administrator新建图章器的水蒸气凝水一同进入冷凝器冷凝成液态水经过节流减压后在蒸发器内蒸发水在低压下蒸发的产生制冷效果产生的冷量被送到需要的空调区制冷。同时离开高压发生器的浓溶液流经高温热交换器预热来自低温热交换器的稀溶液此稀溶液流向高压发生器。流过高温热交换器的浓溶液和离开低压发生器的浓溶液先在低温热交换器前混合再和来自吸收器的稀溶液在低温热交换器内进行热交换出低温热交换器的稀溶液分成两路一路直接进入低压发生器另一路流经高温热交换器后进入高压发生器。低温热交换器出来的浓溶液在吸收器内吸收来自蒸发器的水蒸气然后再次成为稀溶液。来自冷却塔的冷却水在吸收器和冷凝器内分别带走吸收热和冷凝热。系统中的热水箱是用来储存来自集热器的热量从而得到一定温度的热水。太阳能冷却塔自来水图太阳能吸收式制冷系统图图z太阳能集热器系统图当热水箱内的水温低于要求值时苦如在早晨、傍晚或阴雨天电磁阀I和将关闭此时制冷机就是一台普通的直燃型双效吸收式制冷机组。当水温达到要求值时电磁阀和打开热水流经低压发生器在运行中阀门将根据太阳能输入量的大小调节流进高压发生器的稀溶液量。此时制冷机就是燃气和太阳能共同驱动的太阳能双效吸收式制冷机组。这套系统能满足全年运行的各种需要。在制冷季太阳能主要用来制冷生活热水由直燃机提供。在供暖季太阳能主要用于供热生活热水仍由直燃机提供当太阳能不足时直燃机也用来供热。一年中的其它时间内太阳能用来提供生活热水。这系统可以全年运转设各利用率高。一年中太阳能用来制冷、供热和提供生活热水。这使得它比电制冷更经济更具有竞争力。系统部件建模这个系统模拟主要建立在太阳能集热器模型和吸收式制冷机模型基础上。集热器模型图提供了集热器和储水箱连接原理图示。在制冷和供热季阀门和关闭电磁阀和打开制冷时向低压发生器提供热水供暖时向风机盘管提供热水。在过渡季电磁阀I和关闭同时阀门和打开此时提供生活热水。图中其它电磁阀和打开或关闭以确保获得较高的集热效率和水箱内较好的温度分层效果。在这个系统中提供给低压发生器的热水是由热管式真空管集热器产生的。集热器按上海的纬度值’倾斜布置集热器的集热效率()由下式计算,吕Administrator新建图章刃=一互兰(t)其中为太阳辐射强度T为集热器流体的进口温度()T,为周围空气温度()。用于模拟计算的气象数据为上海市近儿年的气象数据。吸收式制冷机模型当太阳能输入量变化时决定进入高压和低压发生器的稀溶液的比例也不断变化。在太阳能的输入量不同时制冷机内部澳化铿溶液的平衡状态点也有所不同系统的制冷系数COP值也在不断变化。为了尽可能的利用太阳能而节约运行费用机组按太阳能优先运行。与传统的双效吸收式制冷循环不同该系统的能流模型如上图所示。相应的系统中有关的能量平衡方程和制冷部件的负荷如下方程所示。低压发生器:Qc=QsrQs()系统的能量平衡方程:QAQK=Qo,QoQs()COP值应表述为:。。nQoCOP=一‘三七一()QcQs其中Qc为高压发生器的负荷((kW)Qc为低压发生器的负荷((kW)QST为高压发生器中产生的蒸汽提供给低压发生器的能量(kW)嗽为吸收器负荷((kW)Qic为冷凝器负荷((kW)Qs为太阳能的输入量(kW)Q。为蒸发器负荷((kW)太阳能双效吸收式模拟程序的结果年FZiegler给出了太阳能分数的定义队fQs为了与压缩式制冷作比较于太阳能双效吸收式制冷系统QsPE对于太阳能单效吸收式制冷I必须大于()必须大于Yo:而对低压发生器冷凝器Qc}}吸收器燕发器太阳能输入#(kW)图系统能流模型图COP,M和Qc随太阳能输入量的变化曲线Administrator新建图章在模拟计算中对于这种适宜家用的小型制冷系统其运行时间按一天小时。图给出了COP值、太阳能集热器面积和高压发生器能量输入QGI随太阳能输量变化的曲线。得到的结果是随着太阳能输入量的增加COP值、QGI减小。实际上当太阳能输入量为时系统就按普通的直燃吸收式制冷机运行当太阳能输入量约为kW时系统就变成了太阳能单效吸收式制冷机COP值为。,为了进一步说明随着太阳能输入量的变化该系统中一次能源的消耗情况图给出了制冷运行情况下的太阳能分数f(等于整个夏季运行期间太阳能的消耗占系统所有能耗折合一次能源的分数)和全年运行模式下的太阳能分数F(等于全年运行期间太阳能的消耗占系统所有能耗折合一次能源的分数)随太阳能输入量(集热器面积)不同而变化的曲线。、一盯一牙‘{:!厂‘卜、一t’阴广、总费用一‘一‘二总费用运行费用奋二。二。二运行费用奥热器而积(m勺图太阳能分数随集热器面积变化的曲线森S,之)图全年费用随集热器面积变化的曲线由图可以看出随着太阳能输入量的变化全年运行的情况比制冷运行的情况具有更高的太阳能分数说明全年运行情况下太阳能的利用率更高。经济性分析对于太阳能双效吸收式制冷系统它的初投资P由直燃型双效吸收式制冷机、太阳能集热器和储水箱组成。每年等额支付的成本A可以表示为:A=兰(i)兰(i)"一()设备的使用年限n为年年利率i为现贷款利率。运行费用R包括一年内水泵运行费、燃气消耗费用。全年的运行费T由下式计算:T=AR()表经济分析中各参数列表项目取值}}项目一取值双效直燃机V元风冷热泵*元太阳能集热器一X,iUnl小型嫩气锅炉F元储水箱V元}COP负荷系数}}负荷系数}电价!V元kWh经济分析中直燃机的参数的取值出自远大空调设备有限公司。太阳能集热器的费用取值根据光华太阳能设各公司提高的数据。所有的费用在表中列出。随太阳能集热器面积的变化全年运行费用和总的费用的变化情况如图所示图中表示天然气价格为元立方米表示天然气价格为元立方米。从图中可以明显看出随着集热器面积的增加系统的年运行费用显著减少这就意味着利用了大量可再生的太阳能而少用了不可再生的燃气。但是与此同时虽然运行费用降低了但是由于集热器面积的递增设各初投资增加了许多。对于制冷量为lOkW的系统当集热器面积为m'(即太阳能输入量为kW)时。每年的总花费达到最小(元)。所以太阳能集热器的最佳集热面积应为m<为了进一步评价该系统的经济性儿种具有相同制冷能力和全年运行功能的系统在本文进行了比较其中包括风冷热泵小型燃气锅炉、双效吸收式制冷系统、太阳能双效吸收式制冷(集热器面积取m=)系统以及太阳能单效吸收式制冷系统(根据前面的模拟结果集热器面积取m)其中的吸收式制冷机均具有供暖和提供热水的功能。有关参数的取值见表to比较对象为适用于家用的小型空调系统运行时间为小时天。计算结果见表表几种系统的经济分析比较结果系统}A(元年)I}运行费用(nd年)一}总的费用(c年)天然气价格(元m')}}一}一}风冷热泵十燃气锅炉{}一}一}一}双效吸收式系统}}一}}}一}一}太阳能双效吸收式系统}一}}}}一}太阳能单效吸收式系统{}}}}}}}}天然气的价格对经济分析起着至关重要的作用由于我国各地天然气的价格存在着较大差异所以在经济分析中天然气取了较有代表性的两种价格即元立方米和元立方米。由表可以看出太阳能单效吸收式制冷系统和双效吸收式制冷系统的总费用差不多但都比风冷热泵系统省钱。太阳能双效吸收式制冷的全年运行费用和总的费用均为最低。与风冷热泵相比采用太阳能双效吸收式制冷每年节约兀。结论通过系统模拟计算和经济分析证明了利用太阳能和高压发生器产生的蒸汽对低压发生器的稀溶液进行加热的太阳能双效吸收式制冷系统是可行的、经济的。利用该系统满足家庭的全年不同季节的空调、供暖和热水需求是很好的选择。通过对几种可选择系统的经济分析对比说明这种小型的家用复合能量系统是很有价值的。今考文献IHuangZC,XiaWH,MaWB()AstageLiBrabsorptionchillerforsolarcoolingProcoftheBiennia(CongressoftheInternationalSolarEnergySociety,ISESDenver即』何梓年朱宁等太阳能吸收式空调及供热系统的设计和性能太阳能学报,()何梓年蒋富林等热管式真空管集热器的性能研究太阳能学报,()FelixZiegler()Recentdevelopmentsandfutureprospectsofso印tionheatpumpsystemsIntJThermScivol,ppAdministrator新建图章Button:

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