本科毕业论文开题报告

1、 河 北 科 技 大 学毕业设计(论文)开题报告 题 目： 10kw太阳能吸收式空调机设计 学生姓名： 黄 伟 学 号： 030503121 专 业： 过程装备与控制工程 指导教师： 崔海亭（教授） 2007年 4月 5日1 文献综述1.1 前言进入21世纪后，随着世界经济的快速发展，能源问题日益受到世界各国政府的重视。能源是推动社会进步和经济发展的主要物质基础。由于煤炭、石油和天然气等化石燃料面临不可再生的消耗和生态环境保护的需要，大多数国家已经把发展利用新能源作为政府的一项重要政策。新能源是与常规能源不同的概念，主要指太阳能、氢能、核能、生物能、化学能源、风能、地热能、海洋能、可燃冰。这些

2、新能源的应用尤以太阳能在制冷与空调行业最为成熟1。1.2 太阳能吸收式空调简述1.2.1 太阳能的利用简介目前，太阳能的利用主要有三种形式:太阳能热利用、太阳能热发电和太阳能光发电。太阳能热利用是采用光热转换技术，将太阳能储热、集热或直接利用起热能来供热。如广泛应用的太阳能集热器和太阳能热水器。太阳能热发电是将光热转换得到热来加热水或其他有机工质，从而产生一定温度和压力的蒸汽来推动汽轮机组发电。实现工业化的太阳能发电有槽型抛物面式和塔式发电。太阳能光伏发电是利用太阳能的光伏效应，将太阳能直接转换成电能。由于造价高，转换效率低，目前应用范围比较窄。但是其无运动部件、维修简单、无污染、容量易调节，

3、使得应用和发展前景广阔2。1.2.2 太阳能吸收式制冷机工作原理吸收式制冷机利用液体吸收剂对制冷剂蒸汽进吸收，以集热器收集到的热能为驱动能源来加热吸收工质，所产生的制冷剂蒸汽在较高的压力和温度下向环境放热，从而冷凝成液体来达到制冷目的。具体如下：高压制冷剂气体在冷凝器中冷凝，产生的高压制冷剂液体经节流后到蒸发器蒸发冷却。在吸收器中，吸收剂吸取来自蒸发器的低压制冷剂蒸气，形成富含制冷剂的溶液由泵送至发生器，经加热后溶液中的制冷剂重新以高压气态发生出来，送入冷凝器。发生后的溶液重新恢复到原来成分，经冷却、节流后成为具有吸收能力的吸收液，进入吸收器，吸收来自蒸发器的低压制冷剂蒸汽。常用的制冷工质队有

4、溴化锂-水、氨-水等。但以溴化锂-水最为常见。其中吸收剂是溴化锂，制冷剂是水3。1.2.3 太阳能吸收式制冷机的组成利用太阳能作为能源的空调装置，一般可以分成三部分：其一是太阳能集热器。集热器形式多样，性能各异。集热器多采用真空管型。真空管型最基本的种类有三种：热管式真空集热管(简称热管)、全玻璃真空集热管和直通式真空集热管。其二是制冷系统。利用低温热源作为动力的制冷系统不同于压缩式制冷系统，它必须能充分利用低温热源作为动力这一要求，目前以吸收式制冷技术较为成熟。吸收式制冷采用溴化锂-水、氨-水等作为工质对，有较好的经济性，特别是采用溴化锂-水作为工质对，能满足对安全性要求很高的空调装置，是一

5、种较为理想的工质对。其三是自动化控制系统，即对装置的各种工作参数进行控制和安全保护的控制系统。以热管为太阳能集热管，溴化锂-水为工质对的吸收式制冷空调系统，不管是作为制冷量大的大型空调，还是作为家用空调都有着现实意义和发展前途，特别是目前人们环境保护意识的提高，对环境的要求越来越高，无污染、低能耗、利用太阳能作为动力的空调将会受到人们的青睐。1.2.4 太阳能吸收式制冷机分类从太阳能系统和制冷热源工作温度的高低来分，目前国内外太阳能空调系统大致可以分为三类，我们简单地称之为高温型、中温型和低温型三种类型。按驱动热源的利用方式：单效；双效；多效；多级发生4。1.2.5 太阳能吸收式空调的特点(1

6、) 太阳能空调技术的优点1) 节约能源。据统计，国际上用于民用空调所消耗的电能约占民用总电耗的50%，而太阳能取之不尽、用之不竭，利用太阳能空调将大大节约能源。2) 安全环保。根据蒙特利尔议定书，目前压缩式制冷机使用的cfc类工质因为对大气臭氧层有破坏作用应停止使用。而太阳能制冷一般采用非氟氯烃类物质作为制冷剂，臭氧层破坏系数(odp)和温室效应系数(gpw)均为零。3) 热量的供给和冷量的需求在季节和数量上高度一致，太阳辐射越强、气温越高，冷量需求也越大，这是人与自然和谐的理想境界5。(2) 太阳能吸收式空调的缺点1) 制冷温度范围低(0以上)。2) 易结晶，传质、传热困难。3) 对金属尤其

7、是黑色金属有强烈的腐蚀作用6。4) 热力系数低，冷却水耗量大7。1.3 国内外太阳能吸收式空调发展状况及研究1.3.1 国外的发展实现太阳能空调有两条途径: (1)太阳能光电转换，利用电力制冷(2)太阳能光热转换，以热能制冷。前一种方法成本高，以目前太阳电池的价格来算，在相同的制冷功率情况下，造价约为后者的4 至5 倍。国际上太阳能空调的应用主要是后一种方法。以热能制冷也有多种方式，其中以吸收式制冷最为普遍。国际上一般都采用溴化锂吸收式制冷机，目前的热水型（单级） 吸收式制冷机，要求的热源温度在8890以上，这对太阳集热器的要求比较高。在高温下运行太阳能的利用率很低，一天当中只有太阳辐射很强的

8、时候才能达到温度要求，同时太阳集热器的热效率也会降低。因此，虽然在较高的热源温度下运行，制冷机的cop 会高一些，但系统总的热效率并不高。由于现有制冷机的限制，国外太阳能空调系统普遍采用高温运行方式。有的甚至在120130下运行，需要采用聚光式太阳集热器。总之是以特别设计的太阳集热器去适应和配合制冷机，与市场上普遍使用的太阳热水器不能很好地“接轨”。造价高以及太阳集热器的非一般性影响了太阳能空调的推广应用8。目前，用来进行太阳能空调系统的设计的软件和模拟工具欧洲和美国开发得比较多，较典型的是美国wisconsin-madison大学太阳能实验室开发的trnsys、德国valentinenerg

9、ysofeware公司开发的t*sol和pv*sol、美国能源部doe开发的doe2和energy-plus等。这些软件有的可以用来进行太阳能空调系统和太阳能供电系统的设计，有的可以用来进行系统全年能耗和污染物排放量以及寿命周期费用的模拟9。1.3.2 我国太阳能空调的发展与现状10(1) 起步阶段（20世纪70年代未20世纪80年代初）在我国，太阳能制冷及空调的研究可以追溯到1975年在贵阳召开全国太阳能会议以后的七十年代后期。1974年中东石油危机发生以后，不少科研机构、高等院校和企业纷纷投入人力和物力研制太阳能制冷（空调）机，其中多数是小型的氨水吸收式制冷试验样机。这期间先后有20多个单

10、位开展过工作，积累了宝贵的经验。(2) 坚持阶段（20世纪80年代中后期20世纪90年代初）由于当时还有许多技术难题没有来得及解决，研究的队伍和规模大大缩小，仅存少数单位仍坚持基础性研究和样机试验。在这期间，中科院广州能源所进行了太阳能空调系统以及太阳能制冷机的研究，并且取得了重要的进展。(3) 实用阶段（“九五”计划期间）直到“九五”计划期间，太阳能空调的各方面条件已经成熟，国家科委（现科技部）把“太阳能空调”列为重点，启动氨科技攻关项目，计划建成示范性系统，以促进太阳能空调的推广应用。太阳能空调的技术水平上升到一个新的高度。1.3.3 太阳能吸收式空调的发展方向(1) 采用多种制冷方式联合

11、制冷。如采用吸收式和压缩式的复合制冷11。(2) 传统的单效、双效、双级等吸收式制冷循环的基础上提高系统cop的方法12。(3) 对吸收式制冷机新工质的研究13。(4) 对太阳能吸收式制冷空调的优化与研究14。(5) 对小型太阳能供水、采暖和制冷系统综合技术的研究15,16(6) 对高效传热管的应用，电子计算机的应用（智能化）及其优化17。(7) 强化传质过程研究18。2 本课题要研究和解决的问题和拟采用的研究手段及途径2.1 本课题要解决的问题太阳能吸收式空调包括两部分的选型和设计，即太阳能集热器的选型，吸收式制冷机的选型，制冷循环的设计和计算，工艺方案的确定，热力学计算，结构方案的设计，绘

12、制设备结构图和编制有关技术文件。根据给定的制冷量、蒸发温度、热水温度、冷凝温度等参数的数据，通过热力学计算及相关的工艺计算，选取合适的设备类型，最终确定设备的型号及相关的附属设备的大小。2.2 研究手段和途径2.2.1 热力学计算(1) 已知参数：制冷量，冷却水进出口温度，蒸发温度。(2) 参数的选定：设计地的气象资料，集热器热水出口温度，吸收器出口冷却水温度，冷凝器进口的冷却水温度，冷凝温度及冷凝压力，蒸发温度及蒸发压力，吸收器内稀溶液的最低温度，吸收器压力，发生器内溶液的最高温度，溶液热交换器出口温度，浓溶液出口温度，吸收器喷沐溶液状态等。(3) 设备热负荷计算：制冷机的冷却水的流量，发生

13、器热负荷，冷凝器热负荷，吸收器热负荷，溶液交换热负荷。(4) 装置的热平衡式、热力系数和热力完善度。(5) 发生器的蒸汽的消耗量和各类泵的流量计算。2.2.2 传热计算(1) 选用的传热计算公式(2) 各种换热设备传热面积的计算和传热系数2.2.3 设备及工艺的图表(1) 画出主要设备的简图(2) 画出设备的流程图参考文献1 瞿秀静，刘奎仁，韩庆新能源技术北京：化学工业出版社，20052 郭茶秀，魏新利热能存储技术与应用北京：化学工业出版社，20053 王如竹，丁国良，吴静怡等制冷原理与技术北京：科学技术出版社，20034 戴永庆.溴化锂吸收式制冷空调技术实用手册北京：机械工业出版社，1999

14、5 李金伟，秦玉涛，马利军等浅析太阳能空调技术的开发与应用中州大学学报，2003(4):1111126 吴业正制冷与低温技术原理北京：高等教育出版社，20047 韩宝琦，李树林制冷空调原理及应用北京：机械工业出版社，20028 李戬洪，马伟斌，江晴等100kw太阳能制冷空调系统太阳能学报，1999(3):2392439 周建戎，潘毅群太阳能空调系统综述制冷，2001(4):606310 李戬洪，马伟斌，江晴太阳能的研究与发展能源工程，2000(1):121511 谢应明，顾建明太阳能空调热水系统的现状与新构想新能源及工艺，2002(6)：5612 ayattara，yzhu，mmosa ali

15、comparison between solar single-effect and single-effect double-lift absorption machinesapplied thermal engineering，2003，23：1981199213 corivera，wriveramodeling of an intermittent solar absorption refrigeration system operating with ammonialithium nitrate mixturesolar energy materials & solar cells，2003，76：41742714 何梓年，朱宁，刘芳等太阳能空调及供热综合系统的设计和性能太阳能学报，2001，22(1)：61115 沈荣华、徐娓、梁洪涛复合式太阳能空调/热水综合系统研究节能，2002，241(8)：81016 nkghaddar，mshihabfbdeirmodeling and simulation of solar absorption system performan