太阳能冷藏柜系统集成及能效的研究

【摘要】：随着国家政策的大力支持,太阳能技术的应用越来越受到大家的重视。在各种小型制冷装置中,绝大部分是利用电网提供的交流电能对制冷压缩机进行供电,使制冷系统正常运行。如果在运输以及野外条件下,现有的供电网无法对其提供电能,从而制冷装置中的制冷系统无法运行。因此,研究将太阳能光伏直流发电系统与制冷系统组合在一起,设计并开发适用性强、制冷能效良好的制冷装置,具有非常现实的意义以及广阔的市场需求。 本论文提出了将太阳能光伏直流发电系统与制冷系统组合的这一新的制冷系统形式。通过对制冷系统、太阳能光伏直流发电系统的研究,并对实验装置运行时的制冷能效进行深入分析： 首先,提出对太阳能光伏直流制冷系统的设计计算方法,并经过理论分析以及实验验证,给出太阳能冷藏柜的设计参考。 其次,对太阳能光伏直流制冷系统的各个部件进行理论设计与实验对比研究,得出太阳能冷藏柜的设计计算方法,并搭建太阳能光伏制冷系统的实验台。通过对空负荷、500m1水负荷以及1000ml水负荷三组实验数据的分析,分别对三组实验进行能效理论计算。实验得出1000ml水负荷时的能效值最大,说明1000ml水负荷为本实验装置的相对最佳负载工况； 第三,本文进行68L、83L和150L容积的匹配实验。对制冷系统以及太阳能光伏发电系统各个部件进行实验研究,通过对数百组实验数据的整理,得出本装置的制冷系统最大可以模拟120L容积冷藏室,并且理论分析出太阳能蓄电池的供电时间； 第四,因为光伏板是贴附在冷藏柜外的,所以本文对光伏板的摆放位置进行实验研究。记录两块光伏板的并联电压以及回流电流,根据不同摆放位置接受的太阳光时间的不同,对所得的数据进行分析。两块光伏板在东南、西南方位的光伏板接受的太阳光照相对最多,并联电压维持在22.1V的时间最长,太阳能光伏直流发电系统中的光伏板转化能效最高。所以,光伏板在东南、西南方位为能效相对最佳的位置； 最后,根据太阳能冷藏柜的实际运行情况,针对设计不充分的地方,提出太阳能冷藏柜的整体设计改进方案以及提高能效的方法。 本文通过对太阳能冷藏柜的设计搭建,以及对装置进行各个工况下的实验。为太阳能光伏发电制冷系统的发展积累了重要的理论参考数据,并为日后的进一步深入研究提供了可靠的支撑；本文设计的太阳能冷藏柜为今后太阳能光伏发电制冷的实际使用以及市场推广提供了一定的指导作用。 【关键词】：太阳能冷藏柜 设计算法 制冷系统 太阳能 性能分析
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB657;TK519
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-12
• English Catalog12-15
• 1 绪论15-22
• 1.1 研究背景15-16
• 1.1.1 概述15
• 1.1.2 太阳能资源15-16
• 1.1.3 太阳能的应用16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 世界光伏发电的发展16-17
• 1.2.2 国内光伏发展现状17
• 1.2.3 太阳能热电制冷17-18
• 1.2.4 太阳能光伏板发电制冷18-19
• 1.2.5 太阳能光伏板发电制冷发展现状19-20
• 1.3 论文主要研究内容20-22
• 2 太阳能冷藏柜的设计算法22-43
• 2.1 太阳能光伏发电冷藏柜系统简介22-23
• 2.2 太阳能光伏板设计算法23-25
• 2.3 蓄电池的设计算法25-26
• 2.4 控制器的选择26-27
• 2.5 冷藏柜热负荷计算27-30
• 2.6 制冷系统的热力计算30-31
• 2.7 蒸发器的设计算法31-32
• 2.8 冷凝器的设计算法32-35
• 2.9 毛细管的设计算法35-38
• 2.9.1 实验测定法35-36
• 2.9.2 计算法36
• 2.9.3 统计法36-37
• 2.9.4 装置毛细管设计算法37-38
• 2.10 制冷系统的充注量以及压缩机的选取38-40
• 2.10.1 制冷系统的充注量38-40
• 2.10.2 制冷压缩机的选取40
• 2.11 制冷系统控制组件40-41
• 2.12 本装置各部件具体参数41-42
• 2.13 本章小结42-43
• 3 太阳能冷藏柜装置的搭建43-52
• 3.1 装置的搭建43-49
• 3.1.1 实验装置的系统流程43
• 3.1.2 实验装置各部件型号43-47
• 3.1.3 太阳能冷藏柜的搭建47
• 3.1.4 太阳能冷藏柜的测量点以及数据采集47-49
• 3.2 实验前准备工作49-51
• 3.2.1 压缩机润滑油49
• 3.2.2 装置气密性的检查49-50
• 3.2.3 充注制冷剂前的准备50
• 3.2.4 充注制冷剂50-51
• 3.3 本章小结51-52
• 4 实验的运行以及数据的分析52-64
• 4.1 调试时遇到的问题以及解决方案52-53
• 4.1.1 第一次调试时遇到的问题及解决方案52
• 4.1.2 第二次调试时遇到的问题及解决方案52-53
• 4.2 实验方案的制定53
• 4.3 直流制冷系统实验53-56
• 4.3.1 冷藏室温度对比53-54
• 4.3.2 压缩机排气压力对比54-55
• 4.3.3 毛细管节流后温度对比55-56
• 4.3.4 小结56
• 4.4 太阳能制冷匹配实验56-63
• 4.4.1 68L冷藏室匹配实验57-59
• 4.4.2 83L冷藏室匹配实验59-61
• 4.4.3 150L冷藏室匹配实验61-63
• 4.5 本章小结63-64
• 5 装置的能效、光伏板摆放实验以及改进方案64-72
• 5.1 制冷系统能效分析64-66
• 5.2 太阳板摆放实验66-69
• 5.2.1 太阳光强的对比分析67-68
• 5.2.2 回路电流的对比分析68
• 5.2.3 并联电压的对比分析68-69
• 5.2.4 小结69
• 5.3 改进方案及提高能效的方法69-71
• 5.4 太阳能冷藏柜设计参考71
• 5.5 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-79
• 附录79-89
• 攻读学位期间发表的学术论文89-90
• 致谢90

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