冷变换器原理及其在低品位热驱动制冷系统中的应用研究

【摘要】：能源与环境是保证人类社会可持续发展的基础和关键,也是当今世界普遍关注的热点问题,因此太阳能、地热能以及工业废热、废气、废水、余热等低品位能源的利用成为我国缓解能源紧张和保护生态环境的重要战略任务之一。由于低品位能源的热源温度偏低,传统的低品位热驱动制冷空调的制冷效率低,甚至可能导致制冷系统不能正常工作,使得低品位能源在空调制冷行业的应用和发展受到限制。 众所周知,冷量也有品位之分,即温度越低的冷量,其品位越高；温度越接近环境温度的冷量,其品位越低。获取高品位的冷量,难度高；而获取低品位的冷量,难度低。本论文从热力学原理出发,比照热变换器原理,提出了一种低品位热驱动的冷变换器制冷系统新流程以期有效解决低品位热驱动空调制冷效率低等问题。 对所提出的低品位热驱动冷变换器制冷系统的新流程特性进行了理论研究。在阐述冷变换器制冷系统工作原理的基础上,建立了制冷系统各部件数学模型,利用数值计算方法编写程序进行了数值计算,分析计算了热水温度、冷却水温度、蒸发器冷媒水入口温度等操作参数对循环热力学性能的影响。 为了测试操作参数对冷变换器制冷系统性能的影响,本文自行搭建了冷变换器制冷系统性能实验台。在定流量(即热水流量、冷却水流量和冷媒水流量相同)的实验条件下,进行了系统性能的实验研究。实验结果表明,与传统低品位热驱动吸收制冷系统相比,冷变换器制冷系统不仅可以利用低品位热源制取高品位冷量,而且还具有较高的效率,从而扩宽了吸收制冷系统的工作温度范围。 最后,在总结冷变换器原理和实验研究结果的基础上,对今后进一步研究工作提出了一些意见与建议。