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C1太阳能驱动的撬装式有机朗肯循环冷热电联供装置

热力系统设计与实践

指导教师:黄永华 项目成员:张仁杰、韩博、张正凡

项目海报

项目简介

项目概述

太阳能一直以来都被人们视作代替化石能源的一种重要新能源,但目前利用太阳能的集热器设备都难以提供较高温度的热源,这意味着使用水蒸气作为朗肯循环的工质难以具有较高效率。因此,具有低沸点和较低温度下高压强等特性的有机工质就成为了在太阳能驱动的有机朗肯循环中代替水蒸气的不二选择。另一方面,针对有机朗肯循环的工质冷凝过程中的放热量浪费问题,可以增加冷热量供给装置,从而形成一套完整的冷热电联供装置。本项目针对上海地区200平方米居民住房设计一种基于有机朗肯循环的撬装式冷热电联供装置。

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项目目标

1. 太阳能集热部分:分析每月的平均日辐射量,确定发电所需吸热量,选择合适的循环工质和蓄热工质,设计储热罐的容量和补燃锅炉的功率。

2. 有机朗肯循环部分:选择若干种合适的工质,分析相应的热效率、㶲效率、循环净功,综合比较后最终确定有机朗肯循环的工质,并依照用户供电需求计算出有机朗肯循环工质的流量。

3. 制冷循环部分:选择若干种合适的工质,分析夏季三个月典型天相应的制冷系数、㶲效率、制冷量,综合比较后最终确定压缩蒸气制冷循环的工质,并依照用户夏季供冷需求计算出压缩蒸气制冷循环工质的流量。

4. 通过Solidworks建立3D模型,满足设备可移动、易装配的撬装式特点。

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项目成果

1. 太阳能集热部分:太阳辐射在808~3690W/m^2范围内,循环工质为氢化三联苯,蓄热工质为NaOH/KOH混合碱,依照用户需求,分析计算出储热罐容量为110.4kW·h,补燃锅炉功率为17kW。

2. 有机朗肯循环部分:通过分析比较后,取循环工质为R1233zde,热效率为0.12~0.13,循环净功为23.8kJ/kg,㶲效率为0.45~0.48,依照供电需求,计算出流量为0.21kg/s。

3. 压缩蒸气制冷循环部分:通过分析比较后,取循环工质为R450A,制冷系数为5.0~7.9,制冷量为122~140kJ/kg,㶲效率为0.41~0.46,依照供冷需求,计算出流量为0.107~0.123kg/s。

4. 采用Solidworks建立CCHP系统的3D模型,作出动画演示和设计图纸等。

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