低品位熱能利用技術（簡體書）

《低品位熱能利用技術》以低品位熱能利用為中心，主要介紹了低品位熱能概念與能量轉換基本原理，并對目前比較先進的利用技術并進行了實例分析。全書共7部分，分別介紹了能源的種類、能源的利用和節能；低品位熱能與能量轉換；熱管技術，包括熱管技術的設計參數和設計案例；熱泵技術；吸附制冷技術；溴化鋰吸收式制冷技術；有機朗肯循環低溫余熱發電技術。
《低品位熱能利用技術》可作為高等學校能源動力類專業學生的選修課教材，也可作為能源利用部門有關技術人員的參考書。

《低品位熱能利用技術》為高等學校教材之一。

能源是人類生存和發展的重要物質基礎。隨著人類社會的發展、人口的增加和人民生活水平的不斷提高，人類對能源的希求也越來越多。而一次能源的日漸枯竭，使得人們對能源資源的爭奪日趨激烈，同時人們的節能意識也在不斷增強。長期以來人類都在進行著不懈的努力，不斷改進產品的節能性能，以及不斷開發新的節能產品。這也帶動了相關科技水平的不斷提高。我國的能源消耗都十分巨大，低品位熱能的利用是節約能源和基礎能源有效利用的重要途徑。
低品位熱能的利用途徑很多。一般說來，綜合利用低品位熱能最好；其次是直接利用；第三是間接利用（產生蒸汽、熱水和熱空氣）。低品位蒸汽的合理利用順序是：?動力供熱聯合使用；?發電供熱聯合使用；?生產工藝使用；?生活使用；?冷凝發電用。低品位熱水的合理利用順序是：?供生產工藝常年使用；?返回鍋爐使用；?生活用。低品位熱空氣的合理利用順序是：?生產用；?暖通空調用；?動力用；?發電用。我國著名能源專家早在1980年就提出用能的基本原則是“溫度對口，梯級利用”。低品位熱能的利用技術隨著用能緊張也在不斷發展，目前已有吸附制冷技術；溴化鋰吸收式制冷技術；太陽能直接利用技術；熱管技術；熱泵技術；有機朗肯循環低溫余熱發電技術等。本書詳細論述了低品位熱能的利用技術。這些技術在工程上都是可行的，運行上安全可靠，而且節能效果可觀。我們衷心希望本書能對讀者在低品位熱能利用領域的學習和工作有所啟迪和促進。
本書以低品位熱能利用為中心，主要介紹了低品位熱能概念與能量轉換基本原理，并對目前比較先進的利用技術并進行了實例分析。全書共7部分，分別介紹了能源的種類、能源的利用和節能；低品位熱能與能量轉換；熱管技術，包括熱管技術的設計參數和設計案例；熱泵技術；吸附制冷技術；溴化鋰吸收式制冷技術；有機朗肯循環低溫余熱發電技術。本書可作為高等學校能源動力類專業學生的選修課教材，也可作為能源利用部門有關技術人員的參考書。
鄭州大學化工與能源學院魏新利教授負責本書的審稿工作。具體編寫分工為：本書緒論和第1、2、5章由張軍編寫，第3、4章由孟祥睿編寫，第6章由馬新靈編寫。在編寫過程中參閱了大量的國內外專著、教材和期刊論文，在此謹向這些文獻的著者和相關單位表示誠摯的謝意。本書的出版得到鄭州大學化工與能源學院的支持，特此致謝。
本書的編寫內容涉及面廣，加上作者水平所限，不當之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
編者
2011年8月

緒論
0.1 能源資源的種類
0.2 能源資源的利用
0.2.1 能量的有效利用
0.2.2 能量的充分利用
0.2.3 能量的綜合利用
0.3 能源資源與節能
0.3.1 結構節能
0.3.2 管理節能
0.3.3 技術節能

1 低品位熱能與能量轉換
1.1 低品位能源
1.1.1 低品位熱能資源的來源
1.1.2 低品位熱能轉化利用技術
1.2 能量
1.2.1 能量的性質
1.2.2 能量的轉換
1.2.3 能量的傳遞
1.3 能量轉換的基本原理
1.3.1 能量守恒與轉換定律
1.3.2 能量貶值原理
1.3.3 能量轉換的效率
1.4 能量轉換過程
1.4.1 化學能轉換為熱能
1.4.2 熱能轉化為機械能
1.4.3 機械能轉換為電能
1.5 能源利用分析
1.5.1 能量平衡法
1.5.2 分析法
1.5.3 能量流、物質流、信息流的協同
參考文獻

2 熱管及其應用技術
2.1 熱管的基本原理
2.2 熱管的特性
2.3 熱管的類型
2.4 熱管的傳熱極限
2.5 熱管換熱器及其應用
2.6 低品位濕熱氣利用中的熱管換熱器的設計案例
2.6.1 濕熱廢氣能量衡算
2.6.2 可回收熱量計算
2.6.3 方案設計
2.6.4 工藝設計
2.6.5 結構設計
2.6.6 通風管道的選擇
2.6.7 結論及建議
2.6.8 操作使用說明
參考文獻

3 熱泵技術
3.1 熱泵技術簡介
3.1.1 熱泵原理
3.1.2 熱泵的理論基礎
3.1.3 熱泵的性能指標
3.1.4 熱泵分類
3.2 空氣源熱泵
3.2.1 空氣源熱泵的工作原理簡介
3.2.2 空氣源熱泵設計與使用中需要注意的問題
3.2.3 空氣源熱泵的應用例子
3.2.4 空氣源熱泵的簡單估算
3.3 水源熱泵
3.3.1 水源熱泵的工作原理簡介
3.3.2 水源熱泵的簡單估算
3.4 土壤源熱泵
3.4.1 土壤源熱泵發展狀況
3.4.2 國外土壤源熱泵發展狀況
3.4.3 國內土壤源熱泵發展狀況
3.4.4 土壤源熱泵的特點
3.4.5 土壤源熱泵工作原理
3.4.6 土壤源熱泵的熱平衡性
3.4.7 土壤源熱泵關鍵技術
3.4.8 土壤源熱泵的應用例子
3.4.9 土壤源熱泵主要設計步驟
3.4.10 工程施工要求
3.5 復合熱泵
3.6 熱泵發展趨勢
參考文獻

4 吸附制冷技術
4.1 吸附制冷原理
4.2 吸附制冷發展史
4.3 吸附制冷研究進展
4.3.1 工質對研究進展
4.3.2 吸附床研究進展
4.3.3 吸附制冷循環研究進展
4.4 吸附制冷應用實例
4.4.1 太陽能低溫保糧系統(太陽能吸附制冷)
4.4.2 船用吸附制冰機
4.4.3 CLINMASOL工程計劃
4.5 吸附制冷發展展望
參考文獻

5 溴化鋰吸收式制冷技術應用
5.1 溴化鋰吸收式制冷技術
5.1.1 溴化鋰吸收式制冷技術將來的發展趨勢
5.1.2 溴化鋰吸收式制冷機組的特點
5.2 溴化鋰溶液及吸收式制冷原理
5.2.1 溴化鋰吸收式制冷原理
5.2.2 溴化鋰吸收式制冷機的溶液循環
5.2.3 溴化鋰吸收式制冷機的制冷劑循環
5.3 溴化鋰雙效吸收式制冷機的循環原理
5.3.1 溴化鋰雙效吸收式制冷機的串聯系統
5.3.2 溴化鋰吸收式制冷機的并聯系統
5.3.3 溴化鋰吸收式制冷機的逆串聯系統
5.4 溴化鋰吸收式制冷機的結晶分析及控制對策
5.4.1 溴化鋰吸收式制冷機的結晶分析
5.4.2 溴化鋰吸收式制冷機的結晶的控制對策
5.5 溴化鋰吸收式制冷機性能提高途徑
5.5.1 溴化鋰吸收式制冷機的性能
5.5.2 提高溴化鋰吸收式制冷機性能的途徑
5.6 溴化鋰吸收式制冷機組的設計計算
5.6.1 設定基礎物性參數
5.6.2 溴化鋰溶液的熱物性參數計算公式
5.6.3 溴化鋰吸收式制冷機的熱力計算
5.6.4 溴化鋰吸收式制冷機設計參數的選定
5.6.5 各設備的熱負荷
5.6.6 各工作介質的流量
5.7 溴化鋰吸收式制冷機的傳熱計算
5.7.1 傳熱計算的任務
5.7.2 各設備的傳熱面積
5.7.3 各設備的換熱系數
5.7.4 提高熱力系數的途徑
5.8 溴化鋰吸收式制冷系統應用案例
參考文獻

6 有機朗肯循環低溫余熱發電技術
6.1 有機朗肯循環系統的原理
6.2 ORC低溫余熱發電技術的應用情況
6.2.1 ORC低溫余熱發電技術的發展狀況
6.2.2 低溫余熱發電的關鍵性問題
6.2.3 低溫余熱資源
6.2.4 有機工質的選擇
6.3 ORC余熱發電系統的性能分析、優化與改進
6.3.1 ORC余熱發電系統的熱力過程和分析
6.3.2 ORC系統的優化
6.3.3 有回熱的熱力系統
6.4 ORC余熱發電系統的主要設備
6.4.1 蒸發器和冷凝器
6.4.2 工質泵
6.4.3 膨脹機
6.5 有機朗肯循環低溫余熱發電系統的應用案例
6.5.1 西藏那曲雙循環地熱電廠
6.5.2 德國Lengfurt水泥廠的ORC純低溫余熱發電站
6.5.3 美國莫來斯頓聯合化學公司利用硫酸廠余熱的ORC系統
6.5.4 美國MTI公司利用煉油廠、化工廠余熱的ORC系統
6.5.5 日本的低沸點工質透平發電實例
6.6 有機朗肯循環低溫余熱發電技術的發展
參考文獻

江河水源熱泵系統中，江河水水溫在整個橫斷面上分布均勻，對于取水位置投有影響，從這一點上考慮閉式系統時，可將江河水換熱盤管置于江河水水體的任何位置；而江河水的水位時間波動通常較大，為解決水位變化引起江水換熱盤管暴露于水面以上引起江水換熱的失效，應將換熱器置于水體底部；但江河水中通常含有大量泥沙和雜物，且江河水泥沙含量通常隨著水深而增加，如將江河水換熱盤管置于水體底部，則泥沙以及水中雜物必然要覆蓋換熱器表面而難以達到換熱目的。考慮將換熱器置于水體表層，則需要隨時調整換熱器位置以便與江河水水位變化保持同步，這在江河水水位變化大的流域可操作性比較差，因此目前很少把閉式系統應用于江河水源熱泵系統。
?開式系統，根據是否考慮水處理設備可分為直接式系統和間接式系統。開式直接系統不考慮江水水處理，直接抽取河流中的水，送入換熱器與循環介質換熱或直接將水送入熱泵機組換熱，如圖3-12所示（圖中如去掉虛線部分，則為江水直接進入熱泵機組）。開式間接系統考慮對江河水先進行水處理，然後將處理後的江河水送入熱泵機組進行換熱，如圖3-13所示，在開式系統中，江水換熱後在離取水點下游一定距離的地點排放。