利用吸收剂提高蒸汽动力循环的热效率研究

摘要

在多种应用背景下，怎样回收系统中少量的热或者废热是最近的研究热点之一，引起了学术界的广泛关注。虽然，有许多科研结果表示可以回收利用浪费掉的能源或热量，但是这些系统并没有完全解决上述问题。怎样设计一种能够适应性强且造价低廉的废热回收系统仍旧是一个值得研究的问题。
　　本研究的主要工作是设计了一种新型朗肯蒸汽循环系统，以解决在极低温度和低压力下朗肯蒸汽循环系统存在的缺陷。改良后的新系统和老式朗肯循环系统一样都是使用水做流体朗肯循环，改良性设计主要是在新系统中使用了吸收剂，它是在特定浓度中可以发挥吸收作用的材料。吸收材料在吸收涡轮机的出口后的膨胀过程中可以吸收水蒸汽，使得在吸收材料中完全溶解的蒸汽（湿气）及混合物一起泵入循环中。其改良的目的是取代朗肯循环中的凝汽器，并在真空压力下降低湿气的压力来解决蒸汽饱和温度这一限制问题，而不会对工作效率产生任何影响。在低温及低压的条件下，老式朗肯循环系统提供这样的效果是几乎不可能的。改良关键点就是根据特定的热力学性质和规格而选定了溴化锂做为吸收材料。
　　在低压蒸汽和相对较低温度的工作条件下，湿气在恒定的压力和温度下进入吸收器（根据操作条件选择溶液浓度）。湿气蒸汽与吸热材料在吸热过程中相互作用，然后通过蒸汽热将水完全溶解到环境中，压力泵将混合物（湿蒸汽和溴化锂）抽送到蒸汽发生器。以这种方式，我们在很宽泛的低压下，而且并不影响吸收剂温度（低压等温）就可以将蒸汽转换成蒸汽和吸收剂的混合溶液。在蒸汽发生器运行时从水和吸收剂混合物中分离释放大量水蒸气。释放的水蒸汽继续工作，从超加热器接收额外的热量，然后驱动到涡轮机进行扩大再生产工作。蒸汽发生器底部的剩余溶液循环到节流阀上的吸收器，被吸收再利用以执行下一个同样的循环过程。
　　本文的研究内容包括：吸收剂的选择和吸收剂特性的研究；选择合金材料及工艺以避免腐蚀；系统建模和系统分析。系统分析老式朗肯循环和改良后新系统之间的比较，两者都使用水为工作流体。这两个系统有相同的工作参数。热力学模拟表明，改良后新的系统比老式朗肯循环系统在同样的的操作条件下工作更有效。以及分析了在工作温度和压力过低的条件下老式朗肯蒸汽循环失败的原因，证明了改良后新系统在低温和低压的条件下更具有节能效果和灵活性。有限时间系统分析法提供了热力学模拟的假设参数的温度数据，这对在估计系统的热效率时，它的理想工作率（卡诺效率）和它在内部工作时的可逆条件提供了真正的比较。

目录

Nomenclature

Greek Symbols

Latin Symbols

Mathematical Sans

Superscript/Subscript

Chapter 1 Introduction

1.1 Background of thesis research

1.2 Objective

1.3 Literaturereview and research progress

Chapter 2 System design Consideration

2.1 Lithium Bromide

2.2System construction alloys

2.3System working fluid

2.4Newdesigned system structure and work principles

2.5Chapter summary

Chapter3System componentsandanalysis

3.1 System structure and work theory

3.2System thermodynamic analysis

3.3 Steady flow analysis of New designed System

3.4Thermodynamic system components modelling

3.5 System masses flow rate modeling

3.6 Systemthermodynamicsanalysis by use endoreversible approach

3.7 Chapter Summary

Chapter4Systemsimulation results and performance analysis

4.1The maincomprehensions

4.2Systems considerations and assumptions for the analysis

4.3Simulation software review

4.4Performance analysis, comparison, and simulation result discussionswhen Steam Rankine cycle work at virtually operating conditions

4.5Performance analysis, comparison, and simulation result when Steam Rankine cycle work at actually operating conditions

4.6System thermodynamics analysis results by use Endo-reversible approach

Conclusion

Future studies

参考文献

声明

致谢

Resume

Appendixes