燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)微型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)集成式熱管理器的研究.pdf

1、冷熱電聯(lián)供是一種多聯(lián)供總能系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了能源的梯級利用,綜合效率高,近年來引起了廣泛的關(guān)注. 基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的微型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng),由于價(jià)格低廉,靈活性、適用性好,十分適合在我國的開展與應(yīng)用,成為近期節(jié)能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).內(nèi)燃機(jī)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)一般采取"以電定熱"的方式運(yùn)行,回收發(fā)電過程中內(nèi)燃機(jī)的缸套水和煙氣中的余熱.由于內(nèi)燃機(jī)自身的特點(diǎn),決定了基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)屬于多種類熱源輸入、多熱用戶熱量輸出的場合,并且同時(shí)還需要實(shí)現(xiàn)

2、對熱源(缸套水)溫度的控制.為了解決常規(guī)方法中存在的熱管理系統(tǒng)投資高、靈活性和可靠性差等問題,本文提出了通過構(gòu)建集成式"熱管理器"實(shí)現(xiàn)該類型聯(lián)供系統(tǒng)熱管理的思路,并展開深入的理論與實(shí)驗(yàn)研究.熱管理器的運(yùn)行依靠純熱力過程,無任何運(yùn)動部件,自動實(shí)現(xiàn)了對熱源溫度的控制及余熱的回收與管理,是一種具有熱控特點(diǎn)熱管理器新方法.該裝置的有效性、可靠性與穩(wěn)定性在聯(lián)供系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中都得到了驗(yàn)證.在此基礎(chǔ)上,基于16kW小型燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組、固體高效吸附

3、式制冷機(jī)和熱管理器,實(shí)現(xiàn)了可移動式微型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的集成與示范.本文的研究成果對基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的小型、微型聯(lián)供系統(tǒng)的實(shí)用化和商業(yè)化具有重要意義,將促進(jìn)聯(lián)供系統(tǒng)向家用和小型商用領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。主要的研究內(nèi)容包括： (1)針對當(dāng)前基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)在推廣中遇到的實(shí)際問題,基于控溫?zé)峁艿倪\(yùn)行原理,提出了通過構(gòu)建集成式熱管理器實(shí)現(xiàn)對熱源溫度的控制以及熱管理的功能.通過與常規(guī)熱管理方法的比較,確定了熱管理器的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

4、.該設(shè)計(jì)思路已經(jīng)申請了中國發(fā)明專利. (2)通過對熱管理器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建,驗(yàn)證了熱管理器運(yùn)行原理的可行性,為熱管理器的實(shí)際應(yīng)用積累了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)中,詳細(xì)考察了工質(zhì)、不凝性氣體和運(yùn)行工況對熱管理器性能的影響,以及在動態(tài)、穩(wěn)態(tài)條件下,熱管理器控溫特性與熱量分配規(guī)律. (3) 建立熱管理器工作過程的數(shù)學(xué)模型.通過理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比分析,修正平面交界面理論中交界面區(qū)域內(nèi)的換熱系數(shù)與溫度分布,提高了模型的計(jì)算精度,拓廣了平面

5、交界面理論的適用范圍.在對熱管理器理論模型進(jìn)行修正的基礎(chǔ)上,對熱管理器的工作過程進(jìn)行仿真,分析了影響熱管理器性能的各項(xiàng)因素,指明了提高熱管理器性能及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的途徑。 (4) 針對燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的特點(diǎn),結(jié)合16kW燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組和吸附式制冷機(jī),進(jìn)行配套的熱管理器實(shí)用化裝置的開發(fā).通過箱體與底盤的設(shè)計(jì),將發(fā)電、制冷與熱管理器進(jìn)行模塊化連接,實(shí)現(xiàn)了可移動式微型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的集成。 (5) 通過搭建冷熱電聯(lián)供實(shí)

6、驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行了熱電聯(lián)供以及冷熱電聯(lián)供的綜合調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究.經(jīng)實(shí)際運(yùn)行的檢驗(yàn),驗(yàn)證了熱管理器具備對缸套水溫度控制的可靠性以及可以根據(jù)工況的變化自動實(shí)現(xiàn)對余熱的回收與管理的功能,明確了多熱源輸入與多熱用戶輸出之間的相互的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,聯(lián)供系統(tǒng)的綜合能源利用率可達(dá)75.3﹪.在設(shè)計(jì)極限工況下,缸套水溫度的變化僅有5.4℃.同時(shí),在額定發(fā)電負(fù)荷條件下,熱管理器的熱回收效率可以達(dá)到90﹪以上.當(dāng)以吸附式制冷機(jī)作為用熱對象時(shí),其具有用熱負(fù)荷周期