發(fā)布時間：2017-08-17 07:14

  本文關(guān)鍵詞：開式吸附熱泵生成蒸汽的實驗研究及系統(tǒng)分析

  更多相關(guān)文章： 低溫余熱 吸附熱泵 開式循環(huán) 直接接觸 沸石-水

【摘要】：利用開式吸附熱泵來回收低品位熱水和熱氣余熱中的熱量,生成中高品位蒸汽,對于節(jié)能減排具有重要意義。本研究采用直接接觸式換熱法,使用自主設(shè)計的吸附反應(yīng)器,搭建開式吸附熱泵生成蒸汽的實驗臺,利用熱水(≤85℃)和熱空氣(≤150℃)分別來模擬工業(yè)廢水和廢氣,直接生成高溫蒸汽。實驗考察了系統(tǒng)使用13X沸石的循環(huán)過程的耐久性能,分析了系統(tǒng)性能的影響因素,研究了操作條件變化對系統(tǒng)性能的影響,并討論工業(yè)應(yīng)用前景。工業(yè)生產(chǎn)中大量的低品位余熱直接被排放至環(huán)境中,余熱節(jié)能技術(shù)迫切需要開發(fā)。采用13X沸石-水工質(zhì)對,反應(yīng)器內(nèi)填充320 g沸石。實驗研究了用于回收熱水和熱氣中低品位余熱生成高溫蒸汽的開式吸附熱泵系統(tǒng)的耐久性能。并根據(jù)所搭建系統(tǒng)所能夠?qū)崿F(xiàn)的條件,通過實驗方法對系統(tǒng)生成蒸汽的影響因素作出討論,具體包括沸石初始溫度、沸石顆粒大小、進(jìn)水溫度、進(jìn)水速率、熱干氣溫度、熱干氣濕度和進(jìn)氣再生時間,得出的實驗結(jié)果及結(jié)論主要有:(1)該系統(tǒng)可以利用80℃熱水和130℃熱干氣,生成191℃~264℃過熱蒸汽。(2)系統(tǒng)生成蒸汽的質(zhì)量約占總進(jìn)水量的14.5%,循環(huán)過程的蒸汽生成速率為4.87×10-5 kg-s/(kg-z·s)。(3)15個連續(xù)循環(huán)結(jié)果顯示,第一個循環(huán)所用沸石初始含水量較低,積分吸附熱大,系統(tǒng)性能最優(yōu),最高蒸汽溫度為264℃,系統(tǒng)溫升為156℃,制熱系數(shù)COP_h達(dá)0.43,?效率COP_(ex)達(dá)0.54;其后14個循環(huán)系統(tǒng)溫升為94±3℃,COP_h為0.31~0.33,COP_(ex)為0.35~0.37。結(jié)果表明沸石微孔在高溫高濕度下仍可保持結(jié)構(gòu)完整,沸石吸水性能穩(wěn)定,系統(tǒng)耐久性能良好。(4)使用兩種直徑不同材料相同的沸石顆粒的實驗結(jié)果顯示,平均直徑為2.22 mm的球形顆粒沸石在該系統(tǒng)中的性能要優(yōu)于平均直徑為3.88 mm的大顆粒沸石。在所用反應(yīng)器的尺寸下,常壓下填充平均直徑為2.22 mm的球形顆粒沸石,出口蒸汽溫度能夠與沸石含水量達(dá)到平衡,出口蒸汽溫度穩(wěn)定。(5)提高進(jìn)水溫度、沸石初始溫度和進(jìn)氣溫度,利用干燥管降低熱氣濕度,增加再生進(jìn)氣時間,均能夠顯著地提高生成蒸汽的最高溫度。提高進(jìn)水溫度、沸石初始溫度、進(jìn)氣溫度,降低進(jìn)氣濕度,均能夠增加蒸汽生成過程生成蒸汽的質(zhì)量,進(jìn)而增加蒸汽生成速率,效果顯著。合理地提高進(jìn)水速率和減少進(jìn)氣時間,也可以增大循環(huán)過程蒸汽生成速率。提高進(jìn)水溫度、降低進(jìn)氣濕度能夠提高系統(tǒng)的熱量回收效率COP_h和COP_(ex)。
【關(guān)鍵詞】：低溫余熱 吸附熱泵 開式循環(huán) 直接接觸 沸石-水
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK115
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-20
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 吸附熱泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 吸附工質(zhì)對的研究13-14
• 1.2.2 國外吸附熱泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 國內(nèi)吸附熱泵系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16
• 1.3 吸附熱泵生成蒸汽系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本課題研究內(nèi)容18-20
• 2 實驗原理及實驗裝置20-35
• 2.1 實驗材料及實驗原理20-21
• 2.2 實驗裝置及操作步驟21-25
• 2.3 測量系統(tǒng)25-27
• 2.3.1 溫度測量系統(tǒng)25-26
• 2.3.2 蒸汽質(zhì)量測量方法26-27
• 2.4 系統(tǒng)性能評價方法27-31
• 2.4.1 質(zhì)量平衡方程27-28
• 2.4.2 能量平衡方程28-30
• 2.4.3 系統(tǒng)性能評估參數(shù)30-31
• 2.5 沸石參數(shù)測量31-34
• 2.5.1 吸附熱測量方法31-32
• 2.5.2 空隙率測量方法32-34
• 2.6 小結(jié)34-35
• 3 吸附熱泵生成蒸汽系統(tǒng)的循環(huán)耐久性能35-47
• 3.1 實驗操作條件35
• 3.2 多循環(huán)實驗結(jié)果及分析35-40
• 3.2.1 循環(huán)過程反應(yīng)器內(nèi)溫度變化35-37
• 3.2.2 蒸汽溫度及系統(tǒng)溫升37-38
• 3.2.3 蒸汽質(zhì)量及生成速率38-40
• 3.3 系統(tǒng)性能評價40-42
• 3.4 循環(huán)實驗系統(tǒng)性能影響因素分析42-43
• 3.4.1 操作參數(shù)變化42
• 3.4.2 沸石形狀參數(shù)變化42-43
• 3.5 誤差分析43-45
• 3.5.1 實驗誤差43
• 3.5.2 熱輻射對頂部熱電偶測量值的影響43-45
• 3.6 小結(jié)45-47
• 4 系統(tǒng)生成蒸汽性能的影響因素分析47-63
• 4.1 系統(tǒng)性能影響因素及操作條件選擇47-48
• 4.1.1 系統(tǒng)性能影響因素47-48
• 4.1.2 循環(huán)操作條件48
• 4.2 沸石參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響48-51
• 4.2.1 不同直徑沸石顆粒48-50
• 4.2.2 不同沸石初始溫度50-51
• 4.3 進(jìn)水條件對系統(tǒng)性能的影響51-55
• 4.3.1 進(jìn)水溫度51-52
• 4.3.2 進(jìn)水速率52-55
• 4.4 進(jìn)氣條件對系統(tǒng)性能的影響55-60
• 4.4.1 進(jìn)氣溫度56-57
• 4.4.2 進(jìn)氣濕度57-59
• 4.4.3 進(jìn)氣時間59-60
• 4.5 不同操作條件結(jié)果討論60-61
• 4.6 小結(jié)61-63
• 5 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 總結(jié)63-64
• 5.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)：65-69
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果69-70
• 致謝70

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