【摘要】：太陽能多聯(lián)供系統(tǒng)是一種冷熱電多種能量供應(yīng)的耦合系統(tǒng),而熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)作為關(guān)鍵子系統(tǒng),不僅要與集熱系統(tǒng)良好匹配,實(shí)現(xiàn)熱能的高效轉(zhuǎn)換,且要與供暖系統(tǒng)高效匹配,實(shí)現(xiàn)熱能的高效傳遞。膨脹機(jī)的熱力性能直接影響著太陽能多聯(lián)供系統(tǒng)的性能,因此膨脹機(jī)是系統(tǒng)安全穩(wěn)定、高效運(yùn)行的保證,根據(jù)實(shí)際條件選用合適的膨脹機(jī)實(shí)現(xiàn)能級的匹配對于提升能量利用率也至關(guān)重要。本文首先對太陽能熱利用的幾種方式進(jìn)行對比分析,據(jù)此提出三種不同形式太陽能多聯(lián)供系統(tǒng)方案:集熱器導(dǎo)熱油驅(qū)動吸收式熱泵、換熱器產(chǎn)生熱水驅(qū)動吸收式熱泵和膨脹機(jī)乏汽直接驅(qū)動熱泵的太陽能多聯(lián)供系統(tǒng)。分析三種形式的熱力性和經(jīng)濟(jì)性得出,采用膨脹機(jī)乏汽直接驅(qū)動熱泵系統(tǒng)減少了能量傳遞次數(shù),直接降低了系統(tǒng)成本。本文提出將膨脹機(jī)乏汽驅(qū)動熱泵形式和導(dǎo)熱油兩級加熱形式相結(jié)合構(gòu)建了一種新型的太陽能多聯(lián)供系統(tǒng)。而膨脹機(jī)作為重要的熱功轉(zhuǎn)換設(shè)備,是影響太陽能多聯(lián)供系統(tǒng)性能的主要因素。然后針對當(dāng)前廣泛使用的螺桿膨脹機(jī)和向心透平進(jìn)行研究,構(gòu)建螺桿膨脹機(jī)和向心透平的工作模型,在設(shè)計(jì)工況一定的條件下選取不同的評價指標(biāo)對兩個設(shè)備的變工況性能進(jìn)行深入對比分析,確定不同進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、排氣背壓、轉(zhuǎn)速對膨脹機(jī)熱力性能指標(biāo)的影響�？梢园l(fā)現(xiàn)不同參數(shù)對螺桿膨脹機(jī)和向心透平性能的影響不同,比較而言,工況參數(shù)對螺桿膨脹機(jī)熱力性能影響相對較小,而進(jìn)氣壓力和排氣背壓對向心透平氣動性能影響較大。最后,本文根據(jù)幾個關(guān)鍵影響因素的經(jīng)驗(yàn)范圍進(jìn)行分析,得到了螺桿膨脹機(jī)和向心透平的最適宜工況范圍和功率范圍及不同場合下膨脹機(jī)的優(yōu)選原則。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)先分析應(yīng)用場合的邊界條件,根據(jù)適宜工況范圍和功率范圍進(jìn)行初步的選擇,再根據(jù)對比選擇原則進(jìn)行對比分析,最終確定最適宜的膨脹機(jī)。
【圖文】：

本文的太陽能熱利用系統(tǒng)中，拋物面槽式光場的內(nèi)部流動介質(zhì)為Ｔｈｅｎｎｉｎｏｌ邋５５逡逑導(dǎo)熱油，經(jīng)集熱場加熱后的理論溫度可達(dá)到２８０°Ｃ。早期關(guān)于太ｍ能熱利用系統(tǒng)研逡逑究中，，通常只采用熱發(fā)電一種利用形式，如圖２－１所示。在這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)熱逡逑汕經(jīng)過集熱場吸熱后溫度升高，隨后加熱朗肯循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)工質(zhì)使得工質(zhì)經(jīng)膨脹逡逑機(jī)膨脹并輸出電能，該系統(tǒng)常選擇總發(fā)電效率和輸出功率最大化為設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于逡逑低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)的臨界溫度相對較低，而對應(yīng)的臨界壓力較高，為了滿足蒸發(fā)器的逡逑承壓要求，實(shí)際應(yīng)用中有機(jī)工質(zhì)的蒸發(fā)溫度往往不高，因此有機(jī)朗肯循環(huán)的發(fā)電效逡逑率較低，基本在１０％？２０％，其余８０％？９０％的熱量得不到充分利用都以乏汽熱和冷逡逑凝熱的形式排放到環(huán)境中，且系統(tǒng)的初始投資較高�？傮w來說，僅采用發(fā)電形式的逡逑系統(tǒng)整體發(fā)電效率較低，經(jīng)濟(jì)性較差。因此，為了提升系統(tǒng)性能，既需要尋求更安逡逑全經(jīng)濟(jì)的工質(zhì)提高發(fā)電系統(tǒng)效率

本文的太陽能熱利用系統(tǒng)中，拋物面槽式光場的內(nèi)部流動介質(zhì)為Ｔｈｅｎｎｉｎｏｌ邋５５逡逑導(dǎo)熱油，經(jīng)集熱場加熱后的理論溫度可達(dá)到２８０°Ｃ。早期關(guān)于太ｍ能熱利用系統(tǒng)研逡逑究中，通常只采用熱發(fā)電一種利用形式，如圖２－１所示。在這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)熱逡逑汕經(jīng)過集熱場吸熱后溫度升高，隨后加熱朗肯循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)工質(zhì)使得工質(zhì)經(jīng)膨脹逡逑機(jī)膨脹并輸出電能，該系統(tǒng)常選擇總發(fā)電效率和輸出功率最大化為設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于逡逑低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)的臨界溫度相對較低，而對應(yīng)的臨界壓力較高，為了滿足蒸發(fā)器的逡逑承壓要求，實(shí)際應(yīng)用中有機(jī)工質(zhì)的蒸發(fā)溫度往往不高，因此有機(jī)朗肯循環(huán)的發(fā)電效逡逑率較低，基本在１０％？２０％，其余８０％？９０％的熱量得不到充分利用都以乏汽熱和冷逡逑凝熱的形式排放到環(huán)境中，且系統(tǒng)的初始投資較高�？傮w來說，僅采用發(fā)電形式的逡逑系統(tǒng)整體發(fā)電效率較低，經(jīng)濟(jì)性較差。因此，為了提升系統(tǒng)性能，既需要尋求更安逡逑全經(jīng)濟(jì)的工質(zhì)提高發(fā)電系統(tǒng)效率
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM615;TK51

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本文編號：2627719