一种完全基于风能的供暖系统的基础研究

【摘要】：近年来我国大部分城市爆发了严重的雾霾天气,对人们的身体健康造成了严重的影响。冬季供暖期间雾霾有加重的趋势,主要原因是燃煤锅炉供暖排放大量的污染物。针对目前燃煤锅炉供暖污染严重的问题,本文对风能利用技术、压缩空气储能技术和热泵供暖技术进行了集成创新,提出了一种完全基于风能的供暖系统,并对该系统的相关问题进行了研究。主要研究内容如下:(1)针对目前燃煤锅炉供暖污染严重的问题,提出了一种完全基于风能的供暖系统,并对该系统的工作原理和储能实例进行了阐述;考虑到风能的不稳定性,提出了利用高压压缩空气进行储能的方法并对储能系统进行了设计计算。(2)针对目前柱塞式压缩机效率低的问题,对液体活塞式压缩机和列管式换热器进行集成创新,提出了一种新型高效换热及热能再利用的压缩机,并对该压缩机的工作原理和节能效果进行了分析,说明了该新型压缩机效率较高。用FLUENT软件对该压缩机进行了仿真,说明了该压缩机可以实现近似的定温压缩过程,所以利用该新型压缩机,能有效提高压缩机的效率和系统整体效率。(3)针对目前柱塞式膨胀机做功效率低的问题,对液体活塞式膨胀机和列管式换热器进行集成创新,提出了一种新型高效换热及热能再利用的膨胀机,并对该膨胀机的工作原理和节能效果进行了分析。考虑气动系统效率远低于液压系统的问题,本膨胀机与液压马达进行优化组合,提高了系统的做功效率。用FLUENT软件对该膨胀机进行了仿真,说明了该膨胀机可以实现近似的定温膨胀过程,所以利用该新型膨胀机,能有效提高膨胀机的做功效率和系统整体效率。(4)归纳了该系统的设计方法,阐述了系统设计过程中的各部分的参数及其相互关系,找出了系统设计中的重要参数,为系统的设计提供了参考依据。 【关键词】：风能供暖系统 液体活塞式压缩机 具有换热功能的压缩机 液体活塞式膨胀机 具有换热功能的膨胀机
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题研究意义9-10
• 1.2 供暖系统的国内外研究现状及发展趋势10-16
• 1.2.1 传统供暖10-11
• 1.2.2 风能供暖11-13
• 1.2.3 热泵供暖13-14
• 1.2.4 风能驱动热泵供暖14-15
• 1.2.5 具有储能的风能驱动热泵供暖15-16
• 1.3 研究内容、研究思路与体系结构16-18
• 1.4 本章小结18-19
• 2 一种完全基于风能的供暖系统19-30
• 2.1 一种完全基于风能的供暖系统的提出19-24
• 2.1.1 风能利用19
• 2.1.2 压缩空气储能19-21
• 2.1.3 热泵技术21-22
• 2.1.4 风能供暖系统22-24
• 2.2 一种完全基于风能的供暖系统的工作原理24-29
• 2.2.1 本系统的供暖原理24-28
• 2.2.2 本系统的设计特点28-29
• 2.3 本章小结29-30
• 3 新型液体活塞式压缩机的研究与仿真30-47
• 3.1 活塞式压缩机30-34
• 3.1.1 单级活塞式压缩机的工作原理30-31
• 3.1.2 单级活塞式压缩机的压缩过程分析31-33
• 3.1.3 压缩机的节能技术33-34
• 3.2 新型液体活塞式压缩机34-38
• 3.2.1 液体活塞式压缩机34-35
• 3.2.2 管壳式换热器35-36
• 3.2.3 新型压缩机36-37
• 3.2.4 新型压缩机的节能效果分析37-38
• 3.3 新型液体活塞式压缩机的仿真分析38-46
• 3.3.1 控制方程38
• 3.3.2 模型的建立38-39
• 3.3.3 分步仿真及步数的优化39-41
• 3.3.4 仿真结果与分析41-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 新型液体活塞式膨胀机的研究与仿真47-61
• 4.1 活塞式膨胀机47-49
• 4.1.1 活塞式膨胀机的工作原理47-48
• 4.1.2 活塞式膨胀机的膨胀过程分析48-49
• 4.1.3 活塞式膨胀机的节能技术及存在问题49
• 4.2 新型液体活塞式膨胀机49-54
• 4.2.1 新型膨胀机49-52
• 4.2.2 新型膨胀机节能效果分析52-54
• 4.3 新型液体活塞式膨胀机的仿真分析54-60
• 4.3.1 新型膨胀机的建模54-55
• 4.3.2 分步仿真及步数的优化55-56
• 4.3.3 仿真结果与分析56-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 新型供暖系统的设计方法61-73
• 5.1 设计与计算61-68
• 5.1.1 关键部分的设计与计算61-66
• 5.1.2 经济效益66-67
• 5.1.3 环境效益67-68
• 5.2 系统的参数68-70
• 5.3 参数的选取70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 结论73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果79

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