热管废热溴化锂制冷机组的优化设计研究

【摘要】：热管废热溴化锂制冷机是一种将烟气废热作为驱动热源的新型制冷设备,它由热管废热发生器取代了传统的高压发生器,通过高效的分离式热管换热器将烟气中的废热传递到溴化锂制冷机中作为驱动热源。 当前热管废热溴化锂制冷机的设计计算还停留在传统的设计方法上,在设计过程中许多设计参数还需要设计者人工选取,这样不仅加重了设计者的负担,而且无法保证设计结果的最优化。针对这种情况,本文编写了热管废热溴化锂制冷机的优化设计程序,开发了热管废热溴化锂制冷机优化设计软件。文中将热管废热溴化锂制冷机分为两部分分别建立了数学模型,一是以总传热面积最小而热力系数最大为目标函数的制冷机部分的优化设计模型,二是以传热系数最大为目标函数的热管废热发生器的优化设计模型,然后采用Visual BASIC语言编写了基于复合形算法的优化设计计算软件。 在相同设计条件下,分别采用本文优化设计软件和南京工业大学热管废热溴化锂制冷机模拟计算软件进行了设计计算,并将设计计算结果进行了分析比较,结果表明优化结果确实使机组节省了传热面积、提高了热力系数,使废热发生器传热系数得到了提高。 然后将废热溴化锂制冷机样机换热面积和热力系数与相同制冷量的优化机组进行了对比,结果表明优化机组总换热面积较样机明显减小,而热力系数明显提高。 (火用)分析结果表明热管废热发生器是机组(火用)损失最大的部位,因此较为精确地描绘出废热发生器内烟气的流动状态,对废热发生器的结构改进和提高(火用)效率有着重要的意义。本文基于数值模拟的思想,建立了热管废热发生器烟气流动的数学模型,并利用Fluent软件进行了模拟计算,得出了热管废热发生器中烟气压力、温度和流速的分布图。 本文的工作实现了热管废热溴化锂制冷机设计的最优化,为热管废热溴化锂制冷机的进一步完善和推广奠定了基础。