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增大热源温差型太阳能制冷系统的优化

薛小代  
【摘要】: 利用计算机对太阳能制冷系统进行优化计算,可有针对性地提高系统的整体性能,优化各设计及运行参数,提高循环的制冷系数,减小系统的传热面积。 本文首先介绍了增大热源温差型太阳能制冷系统的流程及循环原理,建立了溴化锂溶液的物性参数计算程序和循环计算程序,并建立了热力计算模型及传热计算模型。通过上机计算,所得循环参数结果与原设计参数相等,验证了溴化锂溶液的物性参数计算程序和循环计算程序的正确性。 通过分析增大热源温差型太阳能制冷系统的特点,选取热源节点温差、蒸发器传热端差、低压吸收器传热端差、高压吸收器传热端差、冷凝器传热端差、流动阻力损失以及中间压力等七个变量为优化设计变量。建立三个优化目标函数:制冷系数COP最大、总的传热面积A最小以及面积效率比A/COP最小。同时,分析了各个变量对每个目标函数的影响。 使用FORTRAN语言编制优化程序,利用MPOP优化程序对循环进行优化计算,分析了上述变量对目标函数的影响。对于每一次优化,优化结果均能达到预期的目标。计算结果表明,以制冷系数COP最大为目标函数的优化,能够提高COP,但可导致系统的传热面积增大。以传热面积最小为目标函数的优化,能够有效地减小系统的传热面积,却使制冷系数COP降低了。以面积效率比最小为目标函数的优化,在传热面积增加有限的情况下,制冷系数获得很大的提高。可见,以面积效率比最小为目标函数的优化,综合考虑了传热面积和COP的影响,因此得出的结果较为合理。 将优化后的循环与原设计循环相比较,采用优化参数进行循环的性能,较原循环有明显的提高。在以面积效率比最小为目标函数的优化中,系统的制冷系数由原来的0.584提高为0.698,有了很大的提高,仅仅比以制冷系数为目标函数的优化低了0.8%,但传热面积却比以制冷系数为目标函数的优化减少了3.27%。同时,冷却水流量、冷媒水流量和热水流量均有所减小。 本文通过对增大热源温差型性制冷循环的优化计算,提高了系统的性能,也为如何选择循环参数提供了一种解决方案。


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