为了解释研究项目的性质，有必要事先揭示当前现实的概念，即能源管理的概念。它对不同的人可能意味着不同的事情，但是其当前的理念侧重于明智和有效地使用能源，以最大化能源产量并最小化经济成本。在研究能源时，要考虑两个方面：一是侧重于能源的节约和使用后可获得的经济节约；二是针对环境，合理地利用和节约能源。减少热和/或有毒废水。
热电联产代表了一种能源概念，它考虑了两个热力循环的耦合，其中一个热力循环与另一个热力循环一起工作。在我们的特定案例中，我们研究了一方面驱动发电机的内燃机与另一方面溴化锂和吸水制冷设备之间的耦合，而后者则利用来自锅炉的热废料运行。发动机。
这项工作致力于介绍热电联产模型的开发和解释所必需的具有理论性质的基础知识和工具。它从热电联产的先例开始，以了解其历史意义，然后寻求了解内燃机以及与这些内燃机耦合的发电机（预计的余热回收设备）的效率比。发动机，最后是溴化锂和吸水冷却系统。
生成的先决条件。
热电联产并不是一个新工艺，它的应用可以追溯到18世纪初，当时最有代表性的形式是安装在烟囱内的小型磨机。
在19世纪中叶，《萨迪·卡诺（Sadi Carnot）假说》（关于火势的思考）激发了人们采取行动，以充分利用蒸汽机产生的废蒸汽，而回收的概念基本上是用于蒸汽机的加热。工业设施。上个世纪的最后十年见证了电气工业的诞生和内燃机的发明，从而扩大了发电和热电联产市场。
热电联产在过去的发展过程中，并非现在如此，其原因在于节约能源，而是出于确保电力和热能供应的目的，而在那个年代这是不足和不可靠的。在发电中与涡轮机并行使用的同时，由于对具有较小初始投资的小型多功能发电系统的需求不断增长，还正在开发替代性的内燃机（ICM）。但是这些发动机的热电联产集中于利用余热来加热建筑物，无论是加热空气还是水。
目前，通过建立联合循环以最佳利用一次能源来利用余热，例如以ICM与吸收式制冷循环的耦合为例。
发电模型的描述
图1以图形表示正在研究的热电联产系统。可以看出，该系统由两个循环的耦合组成，一个电动机和另一个吸收式冷却系统，通过卡诺图描述。
图1热电联产系统方案
两个循环之间的联系是由一个热回收系统执行的，该系统吸收了一部分发动机所散发的能量，从而为制冷循环的发电机供电。
这样，根据图1所示，提出了以下方程式，这些方程式将作为模型开发的基础：
Q°f = m°f。ΔHf“燃料消耗的热功率”（1）
W°=ηt。Q°f“机械功率”（2）
Ge°＝ηg。W°＝ηg。ηt。Q°f“电力”（3）
Q°d = Q°f-W°“热能浪费”（4）
根据这组方程，根据所需的投资来确定联合循环的效率ηcomb，以冷却功率Q°r和电功率G°e为单位，这是输送到发动机的燃料的热能Q°f表示如下：
η 梳 =（Q°r + G°e）/ Q°f（5）
在我们的情况下，η 梳 表示功率品质因数，它将用作系统之间进行比较的手段。这个因素非常具有特色，因为它汇集了热电联产概念中的两种能源，一种是热能，另一种是电能。
图2显示了将热能传递到系统不同部分的流体回路，这仅是水和添加剂的混合物。图2所示的热回收系统由两个热交换器组成，一个热交换器可回收发动机罩中的潜在潜热，而另一个热交换器可从废气中回收潜在的潜热。
从图1和图2中可以看出，总体上要表征热电联产循环，就必须预先表征ICM，热交换器和制冷循环。这些方面将在下面进行开发。
图2热电联产系统的流体回路
内部燃烧发动机
在我们的特定情况下，要考虑的发动机是以天然气为燃料的往复式发动机，其中空气-燃料混合物的燃烧从火花塞的火花开始。
- 理论热力学循环
本工作基于奥托循环作为往复式发动机的代表热力学循环，这是基于其与天然气作为燃料的亲合力。为了对这些电机进行热力学分析，我们从理论模型或标准奥托空气循环开始，如图3的PV图表所示，包括以下事件：
图3.理论奥托循环
循环从点“ 1”或下死点（PMI）开始，并以等熵压缩过程“ 1-2”继续进行，直到结束于上死点（TDC），在此以恒定体积“ 2”添加热量-3“，或气缸内燃料的火花点火，产生燃烧，从而释放系统在等熵膨胀或动力冲程过程中消耗和使用的能量，在此期间显然在发动机曲轴上做了积极的工作。膨胀之后，燃烧后气体开始进行排气或排出冲程，在此期间，大部分产品从气缸中移出，热量传递到介质中。
最后一项考虑是（将热量转移到环境中），在此工作将受到特别关注，以便分析在有热量需求的其他循环中使用的能源潜力。
奥托理论循环的热效率h t定义为生产功（期望效应）除以燃料传递的热能（所述效应的成本），但是如果我们根据其压缩比将其关联，则为得到：
η 吨 = W°/ Q° ˚F = 1 - 1 / R 1-K （6）
这使我们可以推断出理论上的奥托发动机的热效率在具有相同压缩比的发动机中是恒定的。在图4中描述了这种行为，同时将其与实际电动机的热效率进行了比较。
- 真正引擎的注意事项
与奥托发动机的理论模型不同，表征真正奥托发动机的不可逆的热能损失是由发动机本构机构的摩擦引起的，摩擦力迫使热量通过将热量传递给冷却介质和排气而产生损失。燃烧。这允许指示实际的奥托电动机的热效率根据电动机的运行情况而变化。
事实是相关的，理想的和实际的引擎在压缩比增加时表现出更高的性能，但是这个比率的实际问题值得关注，如下所示：
a）在实际发动机中，压缩比受状态2的温度限制（图3），如果该温度较高，则空气-燃料混合物会在错误的时间自燃。
b）如果在相同的燃油混合比下，压缩比的增加（见图5）促进了点3（图3）的温度和压力的增加，这将导致对发动机设计的要求很高高温和工作压力的特性，以及发动机冷却系统的重要性及其通过发动机罩的热能损失，换句话说，压缩比的增加意味着面积的增加在这个意义上，汽缸壁的温度和其平均温度的变化越大，所使用的制冷剂的流量就越大，但是受限于制冷剂的沸点，汽缸壁上的油膜的稳定性以及汽缸壁的特性。制造材料。
图5混合比例和条件T 3和P 3的影响
c）当考虑温度T 4或燃烧后气体的温度的影响时，在图6中观察到，由于气体的大膨胀，所述温度T 4随着压缩比的增加而降低。在排气过程中进入气缸。
图6混合比对条件T 4的影响
- 电机功率平衡
内燃机中的热电联产被认为是两种类型的热能浪费：1）废气所造成的热能损失； 2）冷却系统所产生的热能损失，其余的热能损失由于质量低而关系不大。精力充沛。热电联产不仅考虑了剩余的热能，还考虑了发动机产生的机械能，换句话说，就是系统将燃料的势能转换为另一种能量表现的能力。
从电动机中的能量平衡开始（图7），我们获得：
Q° f = W°+ Q° d （7）
Q° d = Q° f -W°（8）
考虑方程式2，并将其代入方程式8，我们得到：
Q° d = Q° f -W°（9）
Q° d = Q° f-（ηt。Q° f）
Q° d = Q° f。（1-ηt）（10）
图7。内燃机的能量平衡
继续图7，表明总的热废物由要传递到环境的热能组成，方法是：夹套制冷剂Q°ac，废气和其他废物Q°ge，其中其中提到：发动机润滑系统和发动机辐射。
等式认为：
Q°mc =交换的最大功率（如果交换区域为无穷大）
Q°mc = Cmin
根据NUT 2的定义，给定夹套水和工作流体之间的全局热交换系数U 2，可以得出允许计算传递面积A 2的方程，如下所示：
阿2 =（NTU 2. ç 分钟）/ U 2（29）
吸收式空调系统
如图2所示，工作流体中包含的来自内燃机的热废料的回收过程的结果构成了回收的热能，并传递给溴化锂吸收式冷却系统的发生器和水。
该冷却系统最适合于环境调节，因为它使用水作为制冷剂，同时又不对环境造成污染，其在发生器和吸收器中的工作压力均低于大气压力，因此，该设备的设计规格要求不高，因为氨水系统可以提供这些规格。
溴化锂和吸水系统使用低质量的热能来提高发生器中制冷剂的压力，在我们的例子中，制冷剂是水。通过使用另一种称为吸收剂的物质来维持吸收器中所需的低压，该物质仅是溴化锂盐。
在图12中，描述了组成溴化锂和吸水制冷设备的不同部分，着重指出发生器和吸收器均构成其两个关键部分。发生器代表高压侧，吸收器代表低压侧
溴化锂和吸水制冷系统的运行将取决于将热量传递到发生器的功率，Q°会改变冷凝器和吸收器提取热量的功率
图 12典型的BrLi和吸水系统
吸收系统中的能量平衡
从图13中可以看出，为了在冷却系统中实现能量平衡，观察到了两个重要的热能来源，一个是要从冰水中提取的热能，或者是外壳的热量Q°r，另一个是发电机所需的热能，Q°g。另一方面，通过冷凝器Q°c和吸收器Q°ab都可以提取待提取的热能。
图13吸收式冷却系统的能量平衡
考虑到热力学第一定律，我们得到：
Q°g + Q°r = Q°c + Q°ab，（30）
另一方面， 考虑到蒸发器中蒸发的水量，定义为：（king，1984. p 179）
Q°r = m°e。h fg pa（35）
在其中实现：
m°e =蒸发器中蒸发水的质量流量
h fg pa =吸收塔压力下的蒸发焓
从前面的等式可以得出
m°e = Q°r / h fg pa = m°ah。cp啊。ΔTah / h fg pa （36）
确定团队吸收的性能或性能，定义为性能系数COP ，即蒸发器吸收的热量与传递的热量产生器之间的关系：
COP = Q°r / Q°g（37）
热电联产系统的表征
基于上面描述的方程式，它们代表了热电联产系统，可以表明发动机产生的机械功率是其热性能的函数，已经在方程式2和1中指出了，其中：
W° = ht。Q° f = ht。m°f。ΔHf，（38）
轴中可用的机械功率通过将其耦合到发电机来发电，如图2所示，并由等式15进行了量化；因此，电功率G°e为：
Gºe=Wº* hg = ht 。汞 m°f。ΔHf（39）
另一方面，如公式2和4所示，废热Q°d与电动机的热性能有关：
Q°d = Q°f-W°= Q°f-ηt。Q°f = Q°f。（1-ht）（40）
在废热回收过程中，仅一部分或一部分fr，可以将其用作Q°g制冷设备的热源，如下所示：
Q°g ＝ Qd 。fr（41）
从公式37开始，可以确定制冷设备的制冷量Q°r，其中：
Q°r ＝ COP。Q°g = COP。Q d 。fr = COP。Q°f。（1-ht）。fr
Qr = COP。（M°F 。 ΔHf）。（1-ht）。fr（42）
从上面的方程式中，您可以知道内燃机消耗的燃料质量流量m°f：
m°f = Q ° r / COP。ΔHf。（1-ht）。fr（43）
为了计算联合循环的性能h comb，它是从上面已经定义的方程式6中得出的，它的特殊性表示联合循环的性能，在我们的情况下是指热电联产系统：
h梳=（G°e + Q°r）/ Q° f
h梳= +（44）
参考书目
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