基于天然氣發(fā)動機與吸收式制冷機的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)研究.pdf

1、能源是人類社會生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎，直接推動著人類文明和世界經(jīng)濟的發(fā)展，社會的每一次巨大變革都伴隨著能源的改進與更替。當今世界資源與環(huán)境問題日益嚴峻，各國對節(jié)能減排問題都格外重視。在解決這個問題時，除了大力研發(fā)新能源外，如何節(jié)約常規(guī)能源，提高單個設備效率，特別是系統(tǒng)能源綜合利用率也是當務之急。分布式能源系統(tǒng)由于在燃料的多元化、能量高效利用化、組成系統(tǒng)多樣化等方面的優(yōu)勢，在世界范圍內(nèi)受到廣泛重視。本文對聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的各主要設備（天然氣發(fā)動機

2、、煙水換熱器和溴化鋰吸收式制冷機組）的性能進行實驗研究和仿真分析，具體研究內(nèi)容如下：
　　1）通過實驗研究天然氣發(fā)動機的熱平衡，分析各余熱能流特性及其回收潛力。發(fā)動機熱效率的最大值出現(xiàn)在最大扭矩轉(zhuǎn)速(1400r/min)附近，熱效率接近40％，并且在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的中高負荷下，有效功的效率都高于30%。排氣余熱能量在標定轉(zhuǎn)速的全負荷工況下達到最大值217.6kW，此時排氣能量約占燃料總能量的28%。排氣效率隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增大而增大

3、，在高轉(zhuǎn)速高負荷情況下將近20%。發(fā)動機冷卻水能量總體上隨著發(fā)動機負荷的增加而增加，在標定轉(zhuǎn)速的全負荷工況下，達到最大值約為189.9kW，約占燃料總能量的24%，整個工況下冷卻水的?效率只有5%左右。發(fā)動機中冷器能量百分比隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加，在標定轉(zhuǎn)速下達到最大值，約為5.4%，整個工況下中冷器的效率均在2%以下。
　　2）計算不同工況下發(fā)動機煙氣的熱物理性質(zhì)，然后建立煙水換熱器的模型，用Fluent軟件對其流場和溫度場進行模

4、擬分析。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷率的提高，進出水溫差與煙水換熱器的換熱量均逐漸增大。在2100r/min時，煙水換熱器進出水溫差與換熱量最大，最高溫差為7.3℃左右，換熱量將近50kW。
　　3）利用計算機軟件編程得到溴化鋰水溶液以及水和水蒸汽的熱物理性質(zhì)方程。在此基礎上，建立了溴化鋰吸收式制冷機的模型，根據(jù)仿真結(jié)果分析熱源水進口溫度與冷卻水進口溫度變化對機組制冷性能的影響。隨著熱源水進口溫度的增大，換熱器的熱負荷略微減小，其余部件的

5、熱負荷均呈線性增長，機組cop從0.65增大到0.75。隨著冷卻水進口溫度的增大，各換熱設備的熱負荷趨勢正好與上述趨勢相反，機組cop從0.84減小到0.33。
　　4）建立分產(chǎn)系統(tǒng)和聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的熱力學模型，在供應的冷、熱、電相等情況下，分析冷熱電系統(tǒng)的節(jié)能率及二氧化碳排放率。針對試驗臺架系統(tǒng)分析計算可以看出，同一轉(zhuǎn)速下，系統(tǒng)的節(jié)能率基本隨著發(fā)動機的負荷增加而升高。系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速的低負荷情況下都不節(jié)能，而且在低轉(zhuǎn)速情況下節(jié)能效果好于