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多功能变工况热泵系统分析及其在梧桐庄矿的应用研究

作　者: 刘存玉
导　师: 孟宪锐
学　校: 中国矿业大学（北京）
专　业: 采矿工程
关键词: 多功能变工况热泵机组矿井降温矿井余热资源利用能量系统分析
分类号: TD727
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

为减少矿区能源的消耗，针对矿区多种可利用热源与不同需热、需冷的要求论文提出并研究了多功能变工况热泵机组及其系统，该系统可实现利用一台机组满足夏季井下局部降温用制冰同时加热洗浴热水、或者井口集中降温用冷冻水同时加热洗浴热水、冬季提取矿井回风余热制取热水等目的。论文结合热力学基本原理建立了多功能变工况热泵机组的能量系统分析优化方法，通过优化研究对机组及其系统的设计与运行参数进行了分析与选择；并进一步对该热泵机组及其系统在某矿的实际运行情况进行了监测与分析。研究表明能量系统优化分析的理论与方法对多功能变工况热泵机组及其系统的设计与运行参数的确定具有指导性；为该系统的设计与应用提供了理论指导。多功能变工况热泵机组及其系统在实际运行中具有良好的节电、节能、高效低耗、环保等特点，可以满足矿井降温和回风余热及备用机组需要，实现了多功能的目的。

全文目录

摘要  5
Abstract  5-6
详细摘要  6-9
Detailed Abstract  9-16
1 绪论  16-26
  1.1 概述  16-17
  1.2 研究现状  17-21
  1.3 研究内容、方法及技术路线  21-23
    1.3.1 研究内容  21-22
    1.3.2 研究方法  22
    1.3.3 研究的创新点  22-23
    1.3.4 技术路线  23
  1.4 研究的目的与意义  23-26
2 多功能变工况热泵系统热力学分析的基本理论  26-46
  2.1 多功能变工况热泵机组的背景及其功能要求  26-27
  2.2 多功能变工况热泵机组用于矿井降温与供热的系统原理  27-28
  2.3 制冷系统热力学分析方法  28-33
    2.3.1 单级蒸气压缩式循环热力学计算  28-30
    2.3.2 三级压缩两级节能器热力学计算原理  30-33
    2.3.3 单级与多级压缩制冷机组的理论系数比较  33
  2.4 常规能量分析方法及能级分析方法  33-34
  2.5 理论及能量系统分析原理  34-46
    2.5.1 多功能机组的效率定义及讨论  34-39
    2.5.2 能量系统分析的基本原理  39-42
    2.5.3 能量系统的分析模型  42-46
3 多功能变工况热泵机组制冷系统研究  46-68
  3.1 多功能热泵机组用于矿井降温与供热原理与运行控制策略选择  46-49
    3.1.1 多功能变工况热泵机组制冷与供热可选系统原理  46-47
    3.1.2 工艺工况要求  47-49
  3.2 多功能变工况热泵机组系统设计初步优化  49-53
  3.3 制冷系统初步优化与原理图、压焓、温熵图分析  53-55
  3.4 制冷循环的热力学计算与分析  55-65
    3.4.1 实际压缩过程的表示  55-56
    3.4.2 热力学计算  56-65
  3.5 小结  65-68
4 多功能变工况热泵机组及制冷供热系统分析  68-122
  4.1 多功能制冷机组制冷循环系统优化分析  68-94
    4.1.1 单级蒸汽压缩式制冷循环分析  68-73
    4.1.2 节流前过冷双级压缩制冷循环分析  73-90
    4.1.3 分析结论  90-94
  4.2 多功能变工况热泵供热系统的分析  94-120
    4.2.1 多功能变工况系统分析理论模型  94-95
    4.2.2 最不利工况下系统分析  95-117
    4.2.3 计算结果分析  117-120
  4.3 小结  120-122
5 多功能变工况热泵机组系统的能量能级分析  122-130
  5.1 能级概念及其分析方法  122-123
  5.2 多功能变工况系统的分析模型  123-128
    5.2.1 制冷水、制冰工况输入输出能级及能级差  123-124
    5.2.2 制热工况能级分析  124-126
    5.2.3 制冰同时制热水工况能级分析  126-127
    5.2.4 电采暖能级分析  127
    5.2.5 多功能变工况热泵制热系统不同工况能级比较分析  127-128
  5.3 采用制冷剂理论工况下的能级分析  128-129
  5.4 小结  129-130
6 多功能变工况热泵机组设计及应用  130-146
  6.1 多功能变工况热泵机组设计与实施  130-136
  6.2 多功能变工况热泵机组用于煤矿制冰井下降温与余热利用系统设计  136-145
    6.2.1 井下降温概况  138-139
    6.2.2 井上制冰与运冰系统工艺流程  139-140
    6.2.3 井下掘进工作面冰水降温系统及实施  140-143
    6.2.4 回风换热系统设计  143-145
  6.3 现场实施部分机组及设备照片  145-146
7 工程实施及运行效果分析  146-166
  7.1 夏季制冰运行与井下降温效果  146-160
    7.1.1 多功能变工况热泵机组用于制冰运行  146-149
    7.1.2 井下融冰池蓄冷融冰工作面局部降温  149-160
  7.2 冬季与矿井排风换热联合供热运行试验  160-164
    7.2.1 多功能变工况热泵系统运行分析  160-161
    7.2.2 回风源换热系统多功能变工况热泵系统运行监测与实测  161-164
    7.2.3 制热运行测试试验结论  164
  7.3 多功能变工况热泵供洗浴热水运行实测  164
  7.4 小结  164-166
8 结论和展望  166-170
  8.1 主要结论  166-168
  8.2 论文创新点  168-169
  8.3 研究展望与存在的问题分析  169-170
参考文献  170-176
致谢  176-178
作者简介  178-180
附录  180-193
  附录 7.1 多功能变工况热泵制冰降温技术测试原始数据  180-189
  附录 7.2 多功能变工况热泵运行测试原始数据  189-193

多功能变工况热泵系统分析及其在梧桐庄矿的应用研究

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