四温位吸收式热变换器的热力学优化研究

摘要

吸收式热变换器是将工业废热、地热或太阳能等中低温位热能提高到较高温位的一种热力装置，它是充分利用低品位热能的有效手段。在运行中，仅消耗少量的电能驱动冷剂泵和溶液泵，其节能效果显著，而且可以使用不破坏大气层臭氧层的H2O-LiBr、NH3-H2O工质对作为制冷剂，这对于节约能源和保护环境具有诸多重要意义。
　　 太阳能吸收式热变换器是利用太阳能集热器作为驱动热源的一类吸收式热变换器。利用太阳能中低温集热器模型线性损失模型和无限热容热源下四温位不可逆吸收式热变换器的基本优化关系，对太阳能吸收式热变换器进行了优化研究。以太阳能吸收式热变换器系统的总性能系数为优化目标，利用数值方法得到了太阳能集热器的最佳工作温度，并通过数值算例讨论了系统循环参数对太阳能集热器最佳工作温度以及系统总性能的影响。
　　 热经济性分析对制冷和热泵系统的商业应用有着重大意义。应用四温位不可逆吸收式热变换器循环模型，分析吸收式热变换器受传热不可逆性和内不可逆性影响时的热经济性能。在牛顿传热定律下，导出了循环的最佳热经济性目标和泵热系数的基本优化关系和最大热经济性目标及相应的泵热系数和比泵热率，通过数值算例，得出循环参数对循环的热经济性目标的影响关系。
　　 基于考虑溶液泵能耗和溶液热交换器换热量的吸收式热变换器模型，分析吸收式热变换器受传热不可逆性和内不可逆性影响的基本性能，导出了牛顿传热定律下循环的比泵热率和泵热系数的一般特性关系式，并利用数值的方法得到了比泵热率和泵热系数的优化特性曲线，通过数值算例，分析了循环参数对循环特性的影响。所得结果对实际吸收式热变换器的优化设计具有一定指导意义。

目录

文摘

英文文摘

主要符号表

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 有限时间热力学的产生和发展

1.3 吸收式热泵的应用及其工作原理

1.4 有限时间热力学在优化吸收式热泵性能中的应用

1.5 小结

1.6 本文研究的主要内容

参考文献

2 太阳能吸收式热变换器循环的优化分析

2.1 集热器的分类

2.2 无限热容热源时的基本优化关系

2.3 中低温集热器模型

2.4 分析与讨论

2.5 高温集热器模型

2.6 本章小结

参考文献

3 吸收式热变换器的热经济性能优化分析

3.1 热经济性能优化关系

3.2 分析与讨论

3.3 本章小结

参考文献

4 吸收式热变换器的热力学模型优化分析

4.1 考虑溶液泵能耗影响的四温位吸收式热变换器模型

4.2 考虑溶液热交换器影响的吸收式热变换器模型

4.3 工程数值计算及对比分析

4.4 本章小结

参考文献

结 论

致谢

攻读硕士期间发表论文