采用过程余热提供冷量的匹配研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zble44
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传统能源日趋枯竭,环境问题日益严峻,提高能源利用效率成为节能减排的必然要求。我国工业生产能源利用效率较低,有大量工业余热被以各种形式直接废弃,造成能量的巨大浪费,研究工业余热的转化利用技术对节减排具有重要意义。余热吸收、吸附式制冷技术因其良好的节能减排效果以及环境友好性,已成为余热回收利用的重要技术。目前针对吸收式制冷的大量研究主要集中在工质的优化、新型循环的开发、操作参数的优化以及典型余热制冷循环的应用方面,而并未对余热等级与制冷等级的匹配是否合理给予深入研究。本文通过Aspen Plus建立单效LiBr-H2O吸收式制冷循环模型并进行模拟,借助能级分析法对余热吸收式制冷循环的热、冷能量等级匹配进行研究,以期深刻揭示余热在转化为冷量时品质褪变的规律,评价余热制冷过程的能级匹配是否合理,研究影响能级合理匹配的因素,并提出优化匹配方案,从而为利用过程余热制冷和系统能量的梯级高效利用提供判据。研究结果表明:能级分析法是一种有效的热力学分析工具,能直观有效地揭示能量转化褪变的规律,并能清晰地反映系统(火用)损失环节和改进效果。随着蒸发温度的升高,即制冷温度升高,制冷循环的制冷量依次增加,(火用)损失依次增大,冷量(火用)输出依次减小,制冷循环的性能系数COP依次增大,(火用)效率ηE依次降低,系统输入输出能级差增大。同一热源在通过吸收式制冷循环产生不同等级的冷量时存在着制取的冷量的量和质的矛盾,制取不同等级冷量量的增加意味着所制取冷量的品质降低。随着热源温度的提升,输入系统的热量和(火用)增加,系统的制冷量、(火用)损失、(火用)输出随之增加,系统的性能系数COP随着热源温度升高先大幅增加,接着增加趋势变缓,系统的(火用)效率ηE随着热源温度的升高先快速升高之后逐渐降低,系统的输入输出能级差增大,热源操作温度有一个最优值。在制冷等级和热源一定的情况下,提高溶液热交换器的效率、提高溶液浓度、降低冷凝器冷凝温度均可以同时提高系统的性能系数COP和(火用)效率ηE。
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