【摘要】：在分布式能源和工業(yè)用能領(lǐng)域,第二類吸收式熱泵(升溫型熱泵)技術(shù)可以提升熱能品位并使其得到高效利用,是解決低溫?zé)崂秒y題的一種有效手段。本學(xué)位論文深入研究了第二類吸收式熱泵實(shí)現(xiàn)熱能品位提升的機(jī)理與系統(tǒng)集成方法�；谀艿钠肺桓拍�,建立了與溶液溫度和濃度相關(guān)聯(lián)的溶液(?)和溶液品位的表達(dá)式。運(yùn)用品位分析的方法,對(duì)第二類吸收式熱泵關(guān)鍵過程中溫度和濃度變化現(xiàn)象進(jìn)行分析,剖析了過程熱(?)和溶液(?)的相互轉(zhuǎn)化機(jī)制,揭示了第二類吸收式熱泵的品位提升機(jī)理,為第二類熱泵循環(huán)創(chuàng)新和集成高效分布式能源系統(tǒng)提供理論依據(jù)。針對(duì)傳統(tǒng)第二類熱泵因低溫排熱難以利用所造成的總體熱利用水平不高的問題,提出新型復(fù)合熱泵循環(huán)。該循環(huán)將通過蒸發(fā)/發(fā)生過程耦合,將第二類熱泵和第一類熱泵有機(jī)結(jié)合,利用中溫輸入熱產(chǎn)生高溫?zé)岬耐瑫r(shí),提高低溫?zé)岬呐欧艤囟?使之也能滿足采暖或工藝過程對(duì)低品位熱的需求,大幅度提高對(duì)中溫?zé)岬目傮w利用水平。建立新型復(fù)合熱泵模型,對(duì)復(fù)合熱泵進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)的敏感性分析,包括溫度、循環(huán)倍率、系統(tǒng)溫升等參數(shù)對(duì)能比、(?)損失和(?)效率的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在最佳循環(huán)倍率和最佳系統(tǒng)溫升,使得系統(tǒng)(?)效率最高,提高系統(tǒng)溫升以降低能比為代價(jià)。研制了有用輸出熱量為20 kW的立式降膜第二類吸收式熱泵,分別開展了熱源水、冷卻水、熱媒水的溫度或流量變化對(duì)系統(tǒng)溫升和性能系數(shù)的影響。在一定范圍內(nèi),提高熱源水入口溫度,降低冷卻水入口溫度,降低熱媒水入口溫度,均有助于系統(tǒng)性能的提高;提高熱源水流量、冷卻水流量、熱媒水流量,均可以提高系統(tǒng)性能,但是要考慮由液體高速流動(dòng)引起的沖刷腐蝕對(duì)系統(tǒng)壽命的影響。開展了熱泵系統(tǒng)在直接產(chǎn)蒸汽工況條件下,熱源水溫度、流量和輸出蒸汽壓力對(duì)系統(tǒng)性能影響的實(shí)驗(yàn)研究。發(fā)現(xiàn)在相同的熱源水入口溫度或流量條件下,熱泵輸出蒸汽時(shí)可以達(dá)到與輸出高溫?zé)崴畷r(shí)相同的輸出熱量。為提高系統(tǒng)變工況運(yùn)行性能,提出恒定倍率法的變工況運(yùn)行的調(diào)節(jié)手段,并且通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。提出了三種集成第二類吸收式熱泵的用能系統(tǒng)。提出利用第二類熱泵回收工廠顯熱余熱進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng),分析了關(guān)鍵參數(shù)對(duì)性能的影響;提出采用第二類熱泵回收食品行業(yè)殺菌工藝潛熱余熱用于制取蒸汽返回工藝再利用過程的系統(tǒng),并進(jìn)行了性能分析;建立了第二類熱泵提升太陽能集熱品位用于制取低壓蒸汽的系統(tǒng)模型,開展了四季典型日性能分析,并提出了該系統(tǒng)在變輻照條件下的混合調(diào)節(jié)法。進(jìn)一步對(duì)集成第二類熱泵的系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析,綜合評(píng)價(jià)了余熱類型、燃料價(jià)格、燃料種類、運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響�？偟膩碚f,在上述過程中,第二類熱泵可以大幅度提高系統(tǒng)的熱利用水平,同時(shí)具有較好的經(jīng)濟(jì)性。本論文研究表明,第二類熱泵技術(shù)在分布式能源和工業(yè)用能領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。
【圖文】：

逑不同品位熱能之間的轉(zhuǎn)換。不同于壓縮式熱泉，吸收式熱累中液體是被壓縮對(duì)象，逡逑耗功小、損失小，大部分能量通過發(fā)生器和蒸發(fā)器進(jìn)入系統(tǒng)。圖１－１所示為第二逡逑類熱累流程圖。逡逑熱巧＊逡逑個(gè)邋Ｉ邋＾逡逑裕邐ＬｎＰｊ逡逑‘‘邐ｉ邐Ｐ，，，時(shí)＇邐＾｜蒸發(fā)器｜－—……＊｛吸收器逡逑＆邋４邐萬－＊灥逡逑ｉ胃／邐＆逡逑‘‘邐誦邐＾邐／ｙ逡逑二邐口扣－．扭邋Ｉ邋冷Ｉ邋發(fā)uv邋（＂逡逑Ｉ冷巧巧邐發(fā)生器Ｉ逡逑圖１－１第二類熱累流程圖逡逑在第二類熱粟循環(huán)中，同時(shí)存在冷劑水的循環(huán)和溶液的循環(huán)。發(fā)生器中，漠逡逑化堘水溶液在中溫?zé)嵩吹募訜嶙饔孟�，溶液中沸點(diǎn)較低的冷劑水被部分發(fā)生出來，逡逑漠化堘的沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于水，因此認(rèn)為發(fā)生出的冷劑水蒸氣為純物質(zhì)，溶液成為濃溶逡逑液。發(fā)生出的冷劑水蒸氣進(jìn)入與發(fā)生器相連的冷凝器，在冷卻水的作用下，降溫逡逑冷凝成為液態(tài)冷劑水，冷凝過程釋放的汽化潛熱由冷卻水帶走排到外界環(huán)境當(dāng)中。逡逑液態(tài)冷劑水在冷劑水泉的作用下壓力得到提升后進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中，液態(tài)逡逑冷劑水在中溫?zé)岬募訜嶙饔孟?

漠化堘水溶液質(zhì)量濃廢＼７邋％逡逑圖２－１演化鈕結(jié)晶溫度隨質(zhì)量濃度的變化逡逑漠化堘在水中的溶解度隨著溫度的升高而升高。圖２－１中的曲線為結(jié)晶線，逡逑線上的點(diǎn)表示溶液處于飽和狀態(tài)，溶解度數(shù)據(jù)來源于ＢｏｒｙｔａｌｉＭＬ在曲線的右下逡逑３３逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院工程熱物理研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TK115;TK17

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本文編號(hào)：2552884