發(fā)布時間：2017-10-08 08:34

  本文關鍵詞：基于燃氣內燃機與溴化鋰制冷機的冷熱電聯供系統仿真研究

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【摘要】：傳統分產供能方式中,電廠通過燃燒煤粉、天然氣等化石燃料帶動發(fā)電機發(fā)電來滿足用戶電能的需求,雖然通過燃燒可以將化石燃料中的大部分化學能轉化為熱能,但是熱能轉化為電能的綜合利用效率低,絕大部分的熱能沒有回收利用冷熱電聯供系統是一種建立在能量梯級利用概念的基礎上,以小規(guī)模、分散式的方式布置在用戶附近,將制冷、供熱(采暖和供熱水)及發(fā)電過程一體化的多聯供能源系統,目的在于提高能源利用效率,減少碳化物及有害氣體的排放。本文提出一個由燃氣內燃機和溴化鋰吸收式制冷機組成的冷熱電聯供系統,燃氣內燃機作為動力子系統帶動發(fā)電機發(fā)電,吸收式制冷機組以內燃機排煙為輸入能量生產空調冷凍水,缸套水通過板式換熱器制造生活熱水。系統在夏季為用戶提供空調冷負荷,冬季為用戶提供熱水、供暖負荷。當系統發(fā)電量不足時,可從電網購電；當系統冷、熱量供應不足時,由電制冷機和供熱鍋爐提供。本文建立了燃氣內燃機、溴化鋰吸收式制冷機的數學模型,運用MATLAB軟件建模并對其組成的聯供系統進行仿真研究,得出冷凍水流量、燃氣內燃機負荷突然變化對系統主要部件參數的影響,在此基礎上,如果系統要保持用戶制冷負荷的需求,制冷機補燃系統開始工作,提供制冷機所需熱量。本文主要工作：首先,收集冷、熱、電聯供系統的案例,總結聯供系統相較于分產系統的優(yōu)勢。依據聯供系統的集成原理,對組成系統的各設備進行熱力計算,得出合理的聯供系統組成方式。其次,相比于冷熱電聯供系統動力子系統其他設備,燃氣內燃機作為聯供系統動力部分有優(yōu)勢：其發(fā)電效率可以達到45%、啟動迅速、部分負荷特性好、熱工轉換能力強；另一個優(yōu)勢是可利用余熱量非常大,85～95℃的缸套水流量很大,可以利用換熱器生產生活熱水；燃氣內燃機排煙溫度在400～600℃之間,高品質煙氣帶動下游溴化鋰制冷機為用戶提供冷負荷。燃氣內燃機作為聯產系統的起始點,對下游的溴冷機產生直接影響,溴化鋰制冷機由于其容積慣性,動態(tài)響應時間遠遠落后與內燃機。準穩(wěn)態(tài)模型應用于內燃機建模。溴化鋰制冷機的容積慣性決定了其響應的滯后性,要對其容積特性進行詳細的建模需要大量的方程,計算過程繁瑣、計算量大。集總參數法建模基本能滿足本文動態(tài)仿真的需求。最后,對燃氣內燃機和溴冷機組成的聯供系統進行動態(tài)響應仿真研究：依次改變系統輸出電負荷、冷負荷,得出發(fā)生器中壓力、冷凍水出口溫度、制冷量和COP的變化情況；燃氣內燃機輸出負荷降低,冷負荷需求不變時,啟動溴化鋰制冷機機補燃裝置,仿真結果顯示系統各參數回到燃氣內燃機滿負荷狀態(tài),COP系統略微下降
【關鍵詞】：冷熱電聯供系統 燃氣內燃機 溴化鋰吸收式制冷機 仿真
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU83;TM611.2
【目錄】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 背景及意義14-18
• 1.1.1 當前能源環(huán)境14-15
• 1.1.2 冷熱電聯供系統15-18
• 1.2 CCHP國內外發(fā)展與研究動態(tài)18-23
• 1.2.1 CCHP國內外發(fā)展現狀18-21
• 1.2.2 CCHP系統國內外研究現狀21-23
• 1.3 課題的來源、意義和研究內容23-26
• 1.3.1 課題的來源、意義23
• 1.3.2 課題研究內容23-26
• 第二章 燃氣內燃機冷熱電聯供系統配置26-36
• 2.1 CCHP系統的構成26-27
• 2.1.1 CCHP子系統26-27
• 2.2 燃氣內燃機冷熱電聯供系統的配置27-31
• 2.2.1 我國燃氣大發(fā)展和燃氣內燃機的優(yōu)勢27-28
• 2.2.2 燃氣內燃機冷熱電聯供系統集成原理28-29
• 2.2.3 燃氣內燃機冷熱電聯供系統方案29-31
• 2.3 機組選型及符合匹配31-34
• 2.4 CCHP系統仿真34-36
• 2.4.1 仿真概念34
• 2.4.2 模塊化建模34-36
• 第三章 燃氣內燃機仿真建模36-50
• 3.1 燃氣內燃機仿真建模概述36-37
• 3.2 渦輪增壓燃氣內燃機仿真建模37-46
• 3.2.1 壓氣機模型38-40
• 3.2.2 渦輪模型40
• 3.2.3 渦輪增壓器動力學模型40-41
• 3.2.4 中冷器模型41-42
• 3.2.5 氣缸模型42-45
• 3.2.6 內燃機動力學模型45-46
• 3.2.7 調速器模型46
• 3.3 基于Matlab/Simulink的內燃機仿真46-50
• 3.3.1 Matlab/Simulink與仿真技術46-47
• 3.3.2 Sinulink仿真算法47
• 3.3.3 燃氣內燃機模型47-50
• 第四章 吸收式制冷機的建模50-66
• 4.1 溴化鋰吸收式制冷技術50-52
• 4.1.1 溴化鋰吸收式制冷機制冷工作原理50-51
• 4.1.2 溴化鋰吸收式制冷機變工況性能及其影響因素51-52
• 4.2 溴化鋰制冷機的建模與仿真52-60
• 4.2.1 高壓發(fā)生器傳熱模型52-55
• 4.2.2 溴冷機各設備模型55-60
• 4.3 工質特性60-64
• 4.3.1 空氣與天然氣特性參數計算60
• 4.3.2 煙氣物性參數計算60-61
• 4.3.3 水和水蒸汽物性參數計算61-63
• 4.3.4 溴化鋰溶液物性參數計算63-64
• 4.4 溴化鋰吸收式制冷機模型64-66
• 第五章 CCHP系統仿真結果與分析66-76
• 5.1 CCHP系統仿真模型66-67
• 5.2 冷凍水流量變化對CCHP系統性能的影響67-69
• 5.2.1 對高、低壓發(fā)生器壓力的影響67-68
• 5.2.2 對蒸發(fā)器壓力、冷凍水出口溫度和制冷量的影響68-69
• 5.3 燃氣內燃機負荷變化對系統性能的影響69-73
• 5.3.1 對高、低壓發(fā)生器壓力的影響71
• 5.3.2 對冷凍水出口水溫、制冷量的影響71-73
• 5.4 制冷機補燃對系統參數的影響73-76
• 5.4.1 對高、低壓發(fā)生器壓力的影響73-74
• 5.4.2 對制冷量和COP的影響74-76
• 第六章 總結與展望76-78
• 6.1 本文工作總結76-77
• 6.2 本文的不足及展望77-78
• 參考文獻78-84
• 致謝84-86
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文情況86-87
• 學位論文評閱及答辯情況表87

【參考文獻】

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

1 楊錦成;微型燃氣輪機冷熱電聯供系統集成與性能仿真研究[D];上海交通大學;2009年

2 吳大為;分布式冷熱電聯產系統的多目標熱力學優(yōu)化理論與應用研究[D];上海交通大學;2008年

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本文編號：993050