上海交通大学学报 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (4): 434-443.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.023
所属专题: 《上海交通大学学报》2021年12期专题汇总专辑; 《上海交通大学学报》2021年“能源与动力工程”专题
收稿日期:
2020-01-16
出版日期:
2021-04-28
发布日期:
2021-04-30
通讯作者:
徐震原
E-mail:xuzhy@sjtu.edu.cn
作者简介:
安美燕(1996-),女,山东省烟台市人,硕士生,现主要从事工业余热回收方面的研究
基金资助:
AN Meiyan, ZHAO Xinrui, XU Zhenyuan(), WANG Ruzhu
Received:
2020-01-16
Online:
2021-04-28
Published:
2021-04-30
Contact:
XU Zhenyuan
E-mail:xuzhy@sjtu.edu.cn
摘要:
针对常规吸收式热泵和压缩式热泵无法兼顾温升与效率的问题,本文提出采用热耦合压缩-吸收式热泵来达到高效高温输出的目的,并根据不同场景需求构建大温升型循环和高温输出型循环.采用R245fa和溴化锂-水溶液作为工质,针对100 ℃以上输出温度,利用Aspen Plus软件建立数学模型并对循环性能进行计算.研究结果显示:在采用大温升型循环回收30~40 ℃余热时,循环最优能效比(COP)可以达到2.58以上;在采用高温输出型循环回收60~70 ℃余热时,循环最优COP可以达到2.83;两种新循环在温升、输出温度和效率上比R245fa压缩式循环均有明显提升.
中图分类号:
安美燕, 赵心蕊, 徐震原, 王如竹. 工业余热回收的耦合压缩-吸收式高温热泵循环[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(4): 434-443.
AN Meiyan, ZHAO Xinrui, XU Zhenyuan, WANG Ruzhu. A Hybrid Compression-Absorption High Temperature Heat Pump Cycles for Industrial Waste Heat Recovery[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2021, 55(4): 434-443.
[1] | WANG J Y, WANG Z, ZHOU D, et al. Key issues and novel optimization approaches of industrial waste heat recovery in district heating systems[J]. Energy, 2019, 188:116005. |
[2] | 何雅玲. 工业余热高效综合利用的重大共性基础问题研究[J]. 科学通报, 2016, 61(17):1856-1857. |
HE Yaling. Research on major common basic issues of efficient comprehensive utilization of industrial waste heat[J]. Chinese Science Bulletin, 2016, 61(17):1856-1857. | |
[3] | 王如竹, 王丽伟, 蔡军, 等. 工业余热热泵及余热网络化利用的研究现状与发展趋势[J]. 制冷学报, 2017, 38(2):1-10. |
WANG Ruzhu, WANG Liwei, CAI Jun, et al. Research status and trends on industrial heat pump and network utilization of waste heat[J]. Journal of Refrigeration, 2017, 38(2):1-10. | |
[4] |
HIGASHI Y, HAYASAKA S, SHIRAI C, et al. Measurements of PρT properties, vapor pressures, saturated densities, and critical parameters for R 1234ze(Z) and R 245fa[J]. International Journal of Refrigeration, 2015, 52:100-108.
doi: 10.1016/j.ijrefrig.2014.12.007 URL |
[5] | 姚庆. 溴化锂吸收式制冷技术在回收低品位工业余热中的应用[J]. 石油和化工节能, 2005(5):89-93. |
YAO Qing. Application of LiBr absorption refrigeration technology in recycling low-grade industrial waste heat[J]. Petroleum & Chemical Energy Conversation, 2005(5):89-93. | |
[6] |
ZHOU Q, RADERMACHER R. Development of a vapor compression cycle with a solution circuit and desorber/absorber heat exchange[J]. International Journal of Refrigeration, 1997, 20(2):85-95.
doi: 10.1016/S0140-7007(96)00072-2 URL |
[7] |
BERTSCH S S, GROLL E A. Two-stage air-source heat pump for residential heating and cooling applications in northern US climates[J]. International Journal of Refrigeration, 2008, 31(7):1282-1292.
doi: 10.1016/j.ijrefrig.2008.01.006 URL |
[8] | 魏茂林, 付林, 赵玺灵, 等. 燃煤烟气余热回收与减排一体化系统应用研究[J]. 工程热物理学报, 2017, 38(6):1157-1165. |
WEI Maolin, FU Lin, ZHAO Xiling, et al. Coal-fired boiler flue gas heat recovery system and its performance study[J]. Journal of Engineering Thermophysics, 2017, 38(6):1157-1165. | |
[9] | 叶碧翠, 陈光明, 刘骏, 等. 新型两级开式吸收式热泵系统性能[J]. 化工学报, 2014, 65(Sup.2):248-255. |
YE Bicui, CHEN Guangming, LIU Jun, et al. A novel double-stage open absorption heat pump system[J]. CIESC Journal, 2014, 65(Sup.2):248-255. | |
[10] | 刘晓琳. 吸收式热泵在余热回收中的应用研究[D]. 邯郸: 河北工程大学, 2016. |
LIU Xiaolin. The applied research on absorption heat pump in waste-heat recovery[D]. Handan, China: Hebei University of Engineering, 2016. | |
[11] | 姜迎春, 韩巍. 利用低温烟气余热的吸收-压缩复合热泵系统[J]. 工程热物理学报, 2017, 38(6):1150-1156. |
JIANG Yingchun, HAN Wei. Absorption-compression heat pump system for recovering heat in low-temperature flue gas[J]. Journal of Engineering Thermophysics, 2017, 38(6):1150-1156. | |
[12] | 刘长春, 姜迎春, 韩巍, 等. 集成吸收-压缩复合热泵的微燃机热电联产系统[J]. 科学通报, 2018, 63(16):1606-1614. |
LIU Changchun, JIANG Yingchun, HAN Wei, et al. Thermodynamic analysis of a micro turbine CHP system integrated with absorption-compression heat pump[J]. Chinese Science Bulletin, 2018, 63(16):1606-1614. | |
[13] |
JENSEN J K, MARKUSSEN W B, REINHOLDT L, et al. Exergoeconomic optimization of an ammonia-water hybrid absorption-compression heat pump for heat supply in a spray-drying facility[J]. International Journal of Energy and Environmental Engineering, 2015, 6(2):195-211.
doi: 10.1007/s40095-015-0166-0 URL |
[14] |
JENSEN J K, MARKUSSEN W B, REINHOLDT L, et al. On the development of high temperature ammonia-water hybrid absorption-compression heat pumps[J]. International Journal of Refrigeration, 2015, 58:79-89.
doi: 10.1016/j.ijrefrig.2015.06.006 URL |
[15] |
SOMERS C, MORTAZAVI A, HWANG Y, et al. Modeling water/lithium bromide absorption chillers in ASPEN Plus[J]. Applied Energy, 2011, 88(11):4197-4205.
doi: 10.1016/j.apenergy.2011.05.018 URL |
[16] |
BARBOUR E, MIGNARD D, DING Y L, et al. Adiabatic Compressed Air Energy Storage with packed bed thermal energy storage[J]. Applied Energy, 2015, 155:804-815.
doi: 10.1016/j.apenergy.2015.06.019 URL |
[17] | 王乐民, 陶乐仁, 杨丽辉. 吸气状态对压缩机效率影响的实验研究[J]. 压缩机技术, 2016(3):5-8. |
WANG Lemin, TAO Leren, YANG Lihui. Experimental study of the influence of suction conditions on compressor efficiency[J]. Compressor Technology, 2016(3):5-8. | |
[18] | 程博, 高岩, 郭海豹, 等. 增压吸收对土壤源吸收式热泵性能影响的模拟分析[J]. 中国科技论文, 2016, 11(13):1492-1495. |
CHENG Bo, GAO Yan, GUO Haibao, et al. Simulation on the performance of ground source absorption heat pump with compression-assisted absorption[J]. China Sciencepaper, 2016, 11(13):1492-1495. | |
[19] | 刘昭云. 蒸汽压缩式中高温热泵系统性能优化研究[D]. 天津: 天津大学, 2012. |
LIU Zhaoyun. Performance optimization of vapor compression moderate/high temperature heat pumps[D]. Tianjin: Tianjin University, 2012. | |
[20] | 凌辰, 陈振乾, 施明恒. 太阳能驱动第二类吸收式热泵的模拟研究[J]. 东南大学学报(自然科学版), 2002, 32(1):90-94. |
LING Chen, CHEN Zhenqian, SHI Mingheng. Numerical simulation of an absorption heat pump (Type Ⅱ) driven by solar energy[J]. Journal of Southeast University(Natural Science Edition), 2002, 32(1):90-94. | |
[21] | 吴伟, 石文星, 王宝龙, 等. 不同增压方式对空气源吸收式热泵性能影响的模拟分析[J]. 化工学报, 2013, 64(7):2360-2368. |
WU Wei, SHI Wenxing, WANG Baolong, et al. Simulation on performance of air source absorption heat pumps with different compression-assisted approaches[J]. CIESC Journal, 2013, 64(7):2360-2368. | |
[22] |
GOU X, FU Y, SHAH I A, et al. Research on a household dual heat source heat pump water heater with preheater based on ASPEN PLUS[J]. Energies, 2016, 9(12):1026.
doi: 10.3390/en9121026 URL |
[1] | 全大英, 陈赟, 唐泽雨, 李世通, 汪晓锋, 金小萍. 基于双通道卷积神经网络的雷达信号识别[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(7): 877-885. |
[2] | 孙健, 彭斌, 朱兵国. 无油双涡圈空气涡旋压缩机的数值模拟及试验研究[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 611-621. |
[3] | 郝国成, 张必超, 锅娟, 张雅冰, 石光耀, 王盼盼, 张薇. 高质量LMSCT时频分析算法及其在雷达信号目标检测中的应用[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(2): 231-241. |
[4] | 王 清. 海上天然气水合物试采过程中天然气 回收利用技术方案研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2022, 9(2): 72-77. |
[5] | 郭金玉, 李文涛, 李元. 在线压缩核主元分析的自适应过程监控[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(10): 1397-1408. |
[6] | 王煜林, 周登极, 郝佳瑞, 黄大文. 一种基于可解释神经网络模型的压缩机功率软测量方法[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(6): 774-780. |
[7] | 何林坤, 张冉, 龚庆海. 基于强化学习的可回收运载火箭着陆制导[J]. 空天防御, 2021, 4(3): 33-40. |
[8] | 肖彪, 闫艳, 赵树男, 黄童毅, 李想. 三缸双级变容积比压缩机在空气源热泵系统中的应用[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(2): 188-195. |
[9] | 管清宇, 夏品奇, 郑晓玲, 吴光辉. 复合材料层压板冲击后压缩强度拟合模型[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(11): 1459-1466. |
[10] | 刘雨声,李万勇,张立,施骏业,陈江平. 采用R1234yf制冷剂的汽车超低温强化补气热泵空调性能[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(10): 1108-1116. |
[11] | 林海燕,向阳,张斌,刘洪. 压缩性对涡环物理特征及其传播速度的影响规律[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(9): 1030-1039. |
[12] | 李冬辉,高峰. 基于扰动观测器的压缩式制冷系统改进Smith预估解耦控制[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(5): 593-599. |
[13] | 李萍,谷波,缪梦华. 废热回收型纯电动汽车热泵系统试验研究[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2019, 53(4): 468-472. |
[14] | 沈婷,孙锬锋,蒋兴浩. 基于双编码参数模型的同量化参数双压缩检测算法[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2019, 53(3): 334-340. |
[15] | 曹莉, 耿斌斌, 周亮, 高森. 无人机集群发射与回收技术发展研究[J]. 空天防御, 2019, 2(2): 68-72. |
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