冷凝升压的喷射吸收复合式制冷循环系统研究

摘要

溴化锂吸收式热泵是一种可利用工业余热、废热作为驱动热源，进行制冷或供热的循环系统，广泛应用于废热回收、能量梯级利用等场合。由于吸收式热泵直接通过热能来驱动，故增加了对外部热源的依赖性，导致其适用范围比较局限，供热热媒出口温度要求较高或驱动热源品位较低时，常规吸收式热泵均可能无法运行。本文研发了一种将喷射器与溴化锂吸收式制冷循环系统结合的新型系统，即冷凝升压的喷射吸收复合式制冷循环系统(简称CB-CEA制冷循环系统)，可在不改变发生器压力的条件下提高系统的冷凝压力和冷凝温度，从而提高热媒出口水温或降低对驱动热源的品位要求。本系统扩宽了溴化锂吸收式热泵的应用条件和领域，且结构简单，不增加运动部件，运行维护方便。
　　论文简述了CB-CEA制冷循环系统的工作原理，针对喷射器和CB-CEA制冷循环系统分别从模型建立、优化设计和工作特性三方面进行深入的研究，具体研究工作如下：
　　1、喷射器的建模与工作特性研究：根据喷射器现有的研究成果，选择适合本课题的喷射器模型与优化设计方法，解决喷射器的设计与模拟问题，进一步研究了喷射器在变工况下的工作特性。
　　2、CB-CEA制冷循环系统模型建立：将喷射器模型与溴化锂吸收式制冷循环系统模型结合，得到了CB-CEA制冷循环系统的热力计算与传热计算模型，提出了反映系统运行状况的性能指标。
　　3、CB-CEA制冷循环系统的优化设计：确定了机组正常工作的判定依据并热媒出口水温的提升程度和驱动热源温度的降低程度；开发了一种新的CB-CEA热泵机组工程设计方法和流程；以单位成本供热量作为经济性能目标函数，采用遗传算法进行向量化的多参数优化设计。
　　4、CB-CEA制冷循环系统工作特性研究：建立CB-CEA制冷循环系统运行模拟的数学模型，并用拟牛顿法迭代求解。在此基础上探讨驱动热源、冷却水、低位热源水等进口温度和流量，以及不凝性气体对CB-CEA热泵机组的制热量、制热系数等参数的影响规律。
　　5、计算程序开发：基于Matlab编写面向对象的模块化计算程序，包括水和蒸汽、溴化锂溶液物性计算模块、喷射器设计与模拟模块、机组优化设计模块、机组运行模拟模块等，并以用户界面、图表或文本的格式输出计算结果。
　　本文研究成果可为 CB-CEA制冷循环系统的设计提供理论基础，通过分析变工况下的工作特性，为机组的运行调试提供参考，同时所开发的机组计算模拟程序将为实际工程提供方便。

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目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究背景和意义

1.3 国内外研究现状及分析

1.4 本文主要研究内容

第2章 喷射器的建模与工作特性研究

2.1 喷射器的工作原理及过程分析

2.2 喷射器的建模与优化设计

2.3 喷射器的工作特性研究

2.4 本章小结

第3章 CB-CEA制冷循环系统模型建立

3.1 工作介质物性方程

3.2 热力计算模型

3.3 传热计算模型

3.4 性能参数

3.5 本章小结

第4章 CB-CEA制冷循环系统的优化设计

4.1 CB-CEA制冷循环系统的适用范围

4.2 CB-CEA热泵机组热工设计方法

4.3 CB-CEA制冷循环系统优化设计

4.4 优化案例

4.5 本章小结

第5章 CB-CEA制冷循环系统工作特性研究

5.1 运行模拟数学模型与求解思路

5.2 案例应用与模拟方法验证

5.3 变工况的工作特性研究

5.4 CB-CEA制冷循环机组程序开发

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他研究成果

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致谢