分布式能源系统是当代能源领域中一个重要的发展方向,它指的是通过多种能源形式的合理配置,将高品位的电力与低品位的冷、热能进行统一管理和利用。在这种系统中,高效地利用各种能源,尤其是低品位能源,对于实现能源的梯级利用和提高能源利用效率至关重要。本文讨论的复合制冷循环就是分布式能源系统中的一项关键技术,它通过对低品位太阳能的有效利用,实现了高品位冷量的获取。 复合制冷循环是一种结合了吸收式制冷循环和压缩制冷循环的新技术,其核心思想是利用低品位热和高品位的机械功(通常为电能)共同驱动,以获得高品位的冷。这种循环模式特别适合于低品位热源的利用,如太阳能、工业余热等,因为它能够显著降低传统制冷系统的驱动温度要求,从而减少能源的消耗。传统吸收式制冷循环受到操作压力高和制冷剂可能具有毒性的限制,而复合制冷循环则通过引入压缩机部分,降低了系统的冷凝压力,提高了制冷效率。 本文研究了R134a-DMF(二甲基甲酰胺)作为工质对的复合制冷循环,利用AspenPlus过程模拟软件对其进行了模拟计算,并采用PR状态方程对R134a-DMF体系的热物理性质进行描述。通过对压缩机出口压力的增加对循环性能的影响的考察,发现存在一个最佳压力区域,这使得复合制冷循环的性能达到最优。通过热力学分析和logp-T、logp-h图的分析,揭示了复合制冷循环的节能机理。当系统引入吸收循环时,等同于降低了冷凝压力,并减少了机械功的消耗,使得通过低品位热源获取高品位冷量成为可能。 研究还指出了在一定的蒸发温度、冷凝温度、吸收温度和发生温度下,存在一个最佳的压缩机出口压力区域,使得复合制冷循环达到最优性能。这表明复合制冷循环在节能与环保方面具有显著的优势,尤其适合于当前全球范围内的能源高效利用和环境保护需求。 在技术应用层面,复合制冷循环的系统配置包括蒸发器、压缩机、吸收器、发生器、冷凝器、溶液换热器、冷剂换热器、太阳能集热器、节流阀、三通阀、泵及其相关管线组成。通过调节三通阀的流通方向,可以实现太阳能-动力复合驱动和压缩式制冷循环两种运行模式之间的切换,提高了系统的灵活性和适用性。 文章还提到,R134a是一种安全的制冷剂,它作为制冷系统的主要替代品,可用于复合制冷循环中,而DMF作为吸收剂,因其在卤代烃溶液中的分压低,被广泛使用。文献中提到的有关NH3-H2O和H2O-LiBr作为工质对的研究,由于NH3具有一定的毒性、H2O-LiBr在低温下可能结冰,故它们的使用受到了限制。 复合制冷循环技术作为分布式能源系统的关键技术,对于低品位能源的高效利用、节能与环境保护都具有重要意义。通过热力学分析和过程模拟,不仅可以优化循环的工作参数,还可以指导实际工程应用,提高能源利用效率,减少环境污染,符合当前社会对绿色能源技术的需求。
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