本文選題：太陽能 + 生物質(zhì)能　； 參考：《河南農(nóng)業(yè)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：本研究是在國家“863”計劃項目“生物質(zhì)清潔高效預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究”(項目編號：2012AA051502)、河南省科技創(chuàng)新杰出人才計劃項目“生物質(zhì)成型燃料清潔高效燃燒技術(shù)研究”(項目編號：2014KJCXJCRC015)和鄭州市科技創(chuàng)新團隊計劃項目“生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)研究”(項目編號：131PCXTD588)等項目的資助和支持下完成的。能源是當(dāng)今國民經(jīng)濟和社會持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和能源需求的持續(xù)增長,化石能源供應(yīng)緊張和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,可替代化石燃料的太陽能與生物質(zhì)能等可再生能源的開發(fā)利用被提到了更高的戰(zhàn)略地位,對于改善城郊果蔬種植園區(qū)及缺電邊遠(yuǎn)山區(qū)等區(qū)域的人居環(huán)境生態(tài)問題和能源資源利用具有重要意義。由于氯氟烴類制冷劑CFC、HCFC逐漸被停用,吸附式制冷作為一種可以有效利用低品位能源的環(huán)境友好型制冷方式,符合當(dāng)前能源資源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢,已成為國內(nèi)外關(guān)注的熱門課題。本研究針對目前我國農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)戶產(chǎn)業(yè)模式的發(fā)展現(xiàn)狀,根據(jù)理論分析和試驗研究,提出了一種作為油麥菜等果蔬的真空預(yù)冷+貯藏冷庫的冷源,適合于太陽能、生物質(zhì)能等低品位能源驅(qū)動吸附式制冷系統(tǒng)的設(shè)計方案。研究利用太陽能和生物質(zhì)能聯(lián)合驅(qū)動、以玉米秸稈為原料經(jīng)磷酸化處理進行粒狀活性炭制備、用于活性炭—甲醇工質(zhì)對的吸附式制冷系統(tǒng),可為果蔬等農(nóng)產(chǎn)品種植園區(qū)實現(xiàn)農(nóng)戶自建小型保鮮貯藏冷庫提供有效的技術(shù)支持,以期緩解當(dāng)?shù)毓叩绒r(nóng)產(chǎn)品集中上市的銷售壓力,解決當(dāng)?shù)匾蜾N售不暢、物流滯后等問題。本文對太陽能與生物質(zhì)能聯(lián)合驅(qū)動活性炭—甲醇間歇吸附式制冷系統(tǒng)作了細(xì)致的試驗與理論研究工作,主要包括以下內(nèi)容：1.根據(jù)系統(tǒng)供冷能力與冷藏?zé)嶝?fù)荷需求同向變化的特點,分析基于熱源變化特性及其對吸附機組性能的影響,提出聯(lián)合制冷系統(tǒng)的設(shè)計方案；結(jié)合當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)能資源情況和氣候條件的不同,提出適宜于聯(lián)合制冷系統(tǒng)運行的三種控制模式。2.基于強化傳熱傳質(zhì)的機理分析,設(shè)計了一種用于實驗室小試、帶有分散到吸附劑中的矩形支管的圓形刺孔膜片式吸附質(zhì)管的殼管式吸附床。(1)針對改善吸附床的傳熱和利于床層傳質(zhì)擴散性能等方面討論了膜片在吸附質(zhì)流動擠壓彎曲變形時正應(yīng)力與切應(yīng)力、擴散通量與擴散傳質(zhì)系數(shù)之間的變化關(guān)系,可為刺孔膜片式管的傳質(zhì)機理及特性進一步的深入研究提供了理論依據(jù)及一定的試驗數(shù)據(jù)積累。(2)為了深入研究太陽能、生物質(zhì)能綜合利用效率,分析吸附床的熱傳導(dǎo)性能,進行了吸附床殼體制作材料的導(dǎo)熱性能測定試驗,從而為吸附床的優(yōu)化設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。3.對生物質(zhì)鍋爐與太陽能聯(lián)合匹配驅(qū)動吸附制冷系統(tǒng)實際并網(wǎng)運行進行了分析。通過系統(tǒng)仿真和試驗測試,研究生物質(zhì)能與太陽能的適配性(耦合過程)問題。研究結(jié)果表明,生物質(zhì)能與太陽能匹配與否對系統(tǒng)的制冷量有較大的影響,反映了系統(tǒng)供冷能力與末端熱負(fù)荷具有同向變化的特性。生物質(zhì)鍋爐與太陽能集熱器并聯(lián)工況下,蓄熱水箱出口(制冷機組進口)水溫變化取決于β的取值：回水流量分配比例β的取值范圍為0.5-0.6(采用單一的太陽能熱水運行模式、β取值0.5,采用雙熱源聯(lián)合驅(qū)動運行模式,β取值0.55,采用單一的生物質(zhì)熱水鍋爐熱水運行模式,β取值0.6。)。4.用磷酸法制備粒狀玉米秸稈活性炭的試驗。利用玉米秸稈為原料、采用磷酸法制備吸附式制冷系統(tǒng)用活性炭,從理論和試驗層面上分析了炭料的活化機理、產(chǎn)率及其吸附性能,并用正交試驗法對活性炭性能影響的因素進行分析。試驗結(jié)果表明,活化溫度、活化時間對炭產(chǎn)率及吸附量的影響較大。提出了制備粒狀玉米秸稈活性炭的最佳工藝條件：試驗用磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)55%、固液比13、活化溫度450℃,活化時長為3h。5.搭建了吸附性能模擬試驗臺,采用重量法測試制備的粒狀活性炭對甲醇的吸附、解吸能力,著重研究了活性炭—甲醇工質(zhì)對的性能參數(shù)及吸附制冷循環(huán)中的吸附量、吸附率等對聯(lián)合系統(tǒng)制冷性能的影響。(1)床內(nèi)盛裝同種試樣炭料試驗：同一吸附溫度下,新型吸附床C(內(nèi)置膜片式刺孔吸附質(zhì)管)的吸附性能明顯優(yōu)于未進行結(jié)構(gòu)改進的吸附床D,且達到相同吸附量0.203g/g時,C床提前了4分鐘；床內(nèi)盛裝不同粒徑與同一粒徑活性炭的對比試驗：同一吸附溫度下,其吸附性能明顯優(yōu)于盛裝同一粒徑的,且達到同一吸附量0.201 g/g時,吸附提前了15分鐘。(2)在制冷循環(huán)時間內(nèi),不同油浴控溫下吸附床內(nèi)的溫度和壓力均隨著加熱時間的增加逐漸升高。油浴控溫設(shè)置溫度越高、吸附床內(nèi)溫度變化越明顯,加熱初始階段升溫速率較慢、中期急劇上升、后期逐漸減慢。不同油浴控溫下吸附床內(nèi)的壓力,隨著系統(tǒng)內(nèi)解吸量的增加而持續(xù)升高,并逐漸趨于平緩。試驗結(jié)果表明,系統(tǒng)循環(huán)COP、制冷量隨著解吸溫度升高均有所增加,且解吸溫度存在一個較高峰值為341.15K。經(jīng)測試、計算：循環(huán)吸附量為0.248kg/kg時,COP為0.086,等量吸附熱平均值為1867.23kJ/kg。6.為了驗證課題設(shè)計方案在真空預(yù)冷中應(yīng)用的可行性,以平頂山市南郊蔬菜種植園區(qū)種植的油麥菜為研究對象,利用MATLAB軟件,對油麥菜真空貯藏過程的傳熱傳質(zhì)進行建模分析,提出真空預(yù)冷過程中,表面噴水量和預(yù)冷壓力等對其預(yù)冷過程中的失重有較大的影響,并用試驗方法對模型加以驗證。針對油麥菜的物性和真空預(yù)冷過程中的熱質(zhì)傳遞機理,分析了捕水器在真空預(yù)冷過程中的換熱特性,并從理論上計算了捕捉真空室內(nèi)油麥菜預(yù)冷過程蒸發(fā)出來的水蒸氣量。模擬結(jié)果表明,預(yù)冷過程真空室內(nèi)壓力、干空氣壓力和濕空氣密度均呈減小趨勢,且真空壓力越低,油麥菜的降溫速率和失水率越大；試驗結(jié)果表明,油麥菜在真空預(yù)冷過程,經(jīng)預(yù)濕潤處理樣品材料的預(yù)冷時間低于未經(jīng)濕潤處理的對照樣品；根據(jù)捕水器換熱特性及水蒸氣冷凝原理,利用傳熱傳質(zhì)的理論知識,計算出捕水器的最佳理論捕水量及預(yù)冷過程所需制冷量,冷量分配符合設(shè)計方案。
[Abstract]:This research is based on the research on the key technology of biomass clean and high efficiency pretreatment ( project No . 2012AA051502 ) in the national " 863 " project , " Research on the Clean and High Efficiency Combustion Technology of Biomass Shaped Fuel " ( Project No . : 2014 KJCXJCRC015 ) and the project of " Bio - Quality Transformation and Utilization Technology Research " ( Project No . : 131PCXTD588 ) .
In order to study the relationship between biomass energy and solar heat transfer performance , this paper analyzes the relationship between the positive stress and the shear stress , the diffusion flux and the diffusion mass transfer coefficient of the adsorption bed . The experimental results show that the biomass energy and solar energy match the heat transfer performance of the adsorption bed . ( 1 ) Under the same adsorption temperature , the adsorption performance of the new adsorption bed C ( built - in diaphragm type piercing adsorption tube ) is obviously superior to that of the adsorption bed D without structure improvement , and the C bed is advanced for 4 minutes when the same adsorption amount is 0.203g / g ;
The results showed that the temperature and pressure in the adsorption bed increased gradually with the increase of desorption temperature . The results showed that the temperature and pressure in the adsorption bed increased with the increase of desorption temperature . The results showed that the temperature and pressure of the adsorption bed increased with the increase of desorption temperature .
The results showed that the pre - wetting time of the samples was lower than that of the untreated control samples during the vacuum pre - cooling process .
According to the heat transfer characteristic of the water trap and the principle of water vapor condensation , the optimal theoretical water capture amount and the cooling capacity needed for the pre - cooling process are calculated by using the theoretical knowledge of heat transfer and mass transfer , and the cold quantity distribution is in accordance with the design scheme .

【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB657

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳新龍;王樹林;李生娟;白峰;蘇丹;;超細(xì)活性炭與電極的制備和性能[J];機械工程材料;2006年10期

2 李學(xué)良;邢高瞻;劉愛菊;;堿性浸洗處理對生物質(zhì)基活性炭性能影響[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年12期

3 王新宇;孫曉峰;張治安;宋海申;賴延清;劉業(yè)翔;;活化劑種類對活性炭結(jié)構(gòu)及性能的影響[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年04期

4 翟玲娟;肖春英;賈建國;朱春來;郭娟麗;;活性炭材料應(yīng)用研究新進展[J];艦船防化;2011年05期

5 耿新;李莉香;安百剛;朱小明;李劍萍;;二次活化對椰殼基活性炭電化學(xué)性能的影響[J];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2013年01期

6 王如竹，戴巍，，周衡翔，吳靜怡，賈金平;國產(chǎn)活性炭－甲醇吸附式制冷性能研究[J];太陽能學(xué)報;1995年02期

7 夏笑虹;張東升;劉洪波;何月德;;炭前驅(qū)體對活性炭孔結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響[J];功能材料;2010年07期

8 劉平;活性炭及其在脫硫方面的應(yīng)用[J];大眾標(biāo)準(zhǔn)化;2002年02期

9 程玉良;活性炭材料的改性及其應(yīng)用[J];中國科技信息;2005年19期

10 王艷素;王成揚;郭春雨;;瀝青基活性炭制備及其電化學(xué)性能研究[J];電源技術(shù);2007年10期

相關(guān)會議論文 前10條

1 侯春燕;王公應(yīng);馮良榮;;活性炭載體改性進展[A];第六屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2009年

2 黃偉容;肖澤輝;;活性炭的成型、廢氣處理中的應(yīng)用及發(fā)展前景[A];2008全國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2008年

3 范武波;尹華強;郭家秀;;活性炭改性方法研究[A];2012中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第三卷）[C];2012年

4 厲嘉云;馬磊;盧春山;李小年;;處理方法對活性炭載體及負(fù)載鈀催化劑性能的影響[A];第一屆全國化學(xué)工程與生物化工年會論文摘要集(上)[C];2004年

5 苗婷;周朝華;嚴(yán)春曉;程振興;;活性炭在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用[A];公共安全中的化學(xué)問題研究進展（第三卷）[C];2013年

6 陳翠蘭;張本山;高凌云;李芬芬;周雪;;吸附劑活性炭的制備與在處理廢水中的應(yīng)用[A];2010第二屆中國食品安全高峰論壇論文集[C];2010年

7 湯華民;李江存;舒一蘭;;活性炭材料在空氣凈化中的應(yīng)用[A];公共安全中的化學(xué)問題研究進展（第二卷）[C];2011年

8 代曉東;劉欣梅;錢嶺;張建;閻子峰;;天然氣吸附用活性炭制備的放大試驗研究[A];第十三屆全國催化學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

9 蔡芬芬;朱義年;梁美娜;;活性炭改性的研究進展及其應(yīng)用[A];2008中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集（上卷）[C];2008年

10 侯敏;劉力;王璐;梁海潮;鄧正華;;氧化劑(NH_4)_2S_2O_8處理活性炭對儲能性能的影響[A];第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

相關(guān)重要報紙文章 前4條

1 本報記者 明 江;“漂亮”的治污殺手[N];中國商報;2004年

2 何應(yīng)松;凈化室內(nèi)空氣“黑鉆金烏碳”是一絕[N];中華建筑報;2004年

3 黃宇;為了人們飲水健康[N];中國信息報;2010年

4 本報記者 張輝　林澤攀 王建蘭;讓產(chǎn)品更好地滿足市場高品質(zhì)需求[N];中國綠色時報;2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 于劍峰;陶瓷基孔材料的設(shè)計、制備及其在污水處理中的應(yīng)用[D];中國石油大學(xué)(華東);2013年

2 劉恩海;太陽能與生物質(zhì)能聯(lián)合驅(qū)動活性炭—甲醇吸附式制冷系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 王玉新;毛竹活性炭的制備及其應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2007年

4 解立平;城市固體有機廢棄物制備活性炭的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（過程工程研究所）;2003年

5 代曉東;石油焦基活性炭的制備、修飾與應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];中國石油大學(xué);2008年

6 孫康;果殼活性炭孔結(jié)構(gòu)定向調(diào)控及應(yīng)用研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2012年

7 楊繼亮;活性炭在卷煙濾嘴及煙草加工廢水中的應(yīng)用[D];南京林業(yè)大學(xué);2013年

8 陳云;活性炭及其改性催化劑應(yīng)用于碘化氫分解的性能及機理研究[D];浙江大學(xué);2010年

9 王靜;濕生植物基活性炭的制備、表征及其對重金屬鎳離子吸附性能的研究[D];山東大學(xué);2014年

10 鄒學(xué)權(quán);水處理用活性炭的微波改性與再生[D];浙江大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 賴奕堅;成型活性炭的銀離子吸附研究[D];上海交通大學(xué);2009年

2 苗東旭;玉米芯基活性炭的制備及其對二價鋅離子吸附性能的研究[D];河北大學(xué);2014年

3 崔穎;以蘆葦為原料多種活性炭材料的制備及其吸—脫附性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

4 張雙雙;活性炭改性對氣相污染物甲醛及氨吸附去除影響的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

5 王勇;無患子殘渣活性炭制備及其吸附性能的研究[D];福建師范大學(xué);2015年

6 王大龍;配煤法煙氣脫硫活性炭的制備研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

7 黃珊珊;HyperCoal基活性炭制備雙電層電容器電極的研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

8 曾樂;聚酰亞胺基活性炭的制備及性能的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

9 侯德粉;活性炭改性及其對含氫混合氣吸附性能的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

10 張微;堿活化石油焦制備活性炭過程中插層鉀的脫插研究[D];大連理工大學(xué);2015年

本文編號：1840406