我國的能源結(jié)構(gòu)主要是以煤炭為主,近年來煤炭的使用量雖有所下降但是仍占我國能源消耗量的60%以上,在未來很長一段時間內(nèi)煤炭都將會是我國使用的主要能源。煤炭的使用覆蓋發(fā)電、供熱等多個行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié),巨大的資源消耗量及污染排放量使燃煤鍋爐成為節(jié)水減排工作的重點(diǎn)之一。燃煤鍋爐排煙經(jīng)脫硫后的溫度約為45~60℃,含濕量接近飽和,這樣的煙氣中蘊(yùn)含豐富的余熱資源及水資源,通過有效技術(shù)手段對這部分資源進(jìn)行回收后再利用可有效提升能源利用效率,降低脫硫設(shè)備耗水量。基于此本文結(jié)合中空纖維膜材料特性及溶液除濕技術(shù)特點(diǎn),提出了一套配有中空纖維膜吸收器的開式吸收式熱泵余熱回收系統(tǒng),通過數(shù)值手段圍繞組件內(nèi)氣流不均勻性對膜組件性能的影響展開研究,并對膜吸收器的尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。最后通過實驗對不同工況下膜吸收器的性能進(jìn)行測試。本文工作內(nèi)容主要包括以下幾個方面:(1)根據(jù)本文的研究背景,建立應(yīng)用膜吸收器的開式吸收式熱泵系統(tǒng)。對系統(tǒng)核心部件膜吸收器內(nèi)部熱力交換過程進(jìn)行分析后建立了數(shù)學(xué)模型,通過與文獻(xiàn)中實驗數(shù)據(jù)對比驗證數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。(2)利用Fluent軟件對組件內(nèi)部氣體流動狀態(tài)進(jìn)行模擬,并結(jié)合模擬結(jié)果對數(shù)學(xué)模型再次求解,對比文獻(xiàn)中實驗結(jié)果表明模型計算準(zhǔn)確性進(jìn)一步提升。通過模擬計算重點(diǎn)分析了氣流不均勻性對組件性能的影響,并以此為基礎(chǔ)對膜吸收器的沿風(fēng)向管間距及迎風(fēng)向管間距尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。計算結(jié)果表示,膜吸收器迎風(fēng)向最佳管間距為2d_0,沿風(fēng)向最佳管間距為2.5d_0,為膜吸收器的設(shè)計及實驗臺搭建提供理論指導(dǎo)。(3)根據(jù)膜組件優(yōu)化設(shè)計結(jié)果制作中空纖維膜吸收器,搭建了中空纖維膜吸收器除濕實驗臺,考察了組件入口煙氣流量、煙氣溫度、液氣比、溶液溫度、溶液濃度等變量對組件性能的影響,并對各影響因素進(jìn)行顯著性分析發(fā)現(xiàn)溶液溫度及濃度是影響組件性能的主要因素,為膜組件的實際應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU83
【部分圖文】：

起了人們的關(guān)注。開式吸收式熱泵具有結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，水回收率高，回收流體熱能品位高等優(yōu)點(diǎn)。且由于吸收器呈開放式結(jié)構(gòu)可以在常壓下運(yùn)行，設(shè)備的操作及維護(hù)難度大大減小。開式吸收式熱泵的工作原理與傳統(tǒng)吸收式熱泵比較相似，是溶液循環(huán)中稀溶液在驅(qū)動熱源的作用下升溫濃縮，利用濃溶液與含濕氣體的水蒸氣分壓力差實現(xiàn)水蒸氣吸收，隨后稀溶液再放熱給外圍冷卻流體，進(jìn)入發(fā)生器，完成整個循環(huán)。開式吸收式熱泵與傳統(tǒng)吸收式熱泵相比其結(jié)構(gòu)差異較大，可分為 BAG 和 AGC兩種組成系統(tǒng)形式[16]。BAG 系統(tǒng)由發(fā)生器、蒸發(fā)器及吸收器組成；AGC 系統(tǒng)由發(fā)生器、吸收器、冷凝器組成。兩種不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)決定其應(yīng)用場合的不同，前一種類型系統(tǒng)與第二類吸收式熱泵較為類似，適應(yīng)于利用大量中低溫?zé)嵩粗迫∩倭扛邷責(zé)嵩�，后一種類型系統(tǒng)與第一類吸收式熱泵比較相似，更適用于在余熱回收利用場合。兩種結(jié)構(gòu)的開式吸收式熱泵工作流程如下圖 1.1(a)、(b)所示。

的傳熱傳質(zhì)過程進(jìn)行機(jī)理分析，建立膜吸收器組件的數(shù)學(xué)模型。1 開式吸收熱泵余熱回收系統(tǒng)設(shè)計針對本文研究背景，選用 AGC 形式的開式吸收式熱泵系統(tǒng)，吸收器形式型吸收器，一方面絕熱型吸收器中氣液直接接觸，冷卻除濕效果好；另空纖維膜材料在開式熱泵絕熱型吸收器中可以很好地解決傳統(tǒng)絕熱型吸過程中液滴飄散的問題。本文所設(shè)計的余熱回收系統(tǒng)工作流程為：取余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽作為發(fā)動熱源，產(chǎn)生的濃溶液經(jīng)溶液熱交換器及過冷器達(dá)到過冷狀態(tài)后輸送至與通入的煙氣進(jìn)行冷卻除濕；發(fā)生器驅(qū)動蒸汽的冷凝排水及冷凝器回收于鍋爐補(bǔ)水或濕法脫硫工藝的補(bǔ)水。熱泵預(yù)冷器及冷凝器回收得到的熱熱膜法過濾后的淡水，預(yù)熱后的淡水與冷凝水混合通過除氧罐后送入鍋設(shè)備中進(jìn)行補(bǔ)水。系統(tǒng)工藝流程圖如下圖 2.1 所示。

青 島 理 工 大 學(xué) 工 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文但其中仍存在一定的塵粒，塵粒粒徑相比于中空纖維膜膜會堵塞膜孔，但是仍會存在“卡住”膜孔的情況，對組件的不良影響。因此在實際應(yīng)用中對于真實煙氣除濕過程相有必要加入膜絲清洗裝置。膜絲清洗可通過安裝垂直煙氣，煙氣流動一段時間之后打開吹掃氣閥門，吹走附在膜絲度上保證組件中膜絲的清潔度。述分析，本文所研究的膜式吸收器組件將采用順排膜絲的煙氣以錯流的方式流動，煙氣走管外，除濕溶液走管內(nèi)。下圖 2.2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2810395