露点蒸发冷却器㶲效率分析

为了从能的“量”和“质”两方面评价露点蒸发冷却器的能源利用率,以热力学第二定律为理论基础,采用?分析法研究了进气温度、气流速度、相对湿度对该冷却器干湿通道内热能?、化学?、机械?的分布、变化以及?效率的影响。结果表明:该冷却器的效?率随着进气温度的升高,由10.6%增大到36.7%;随着进气相对湿度的增大,由21.8%降低到9.5%;随着气流速度的增大,由18.2%下降到9.1%。通过研究不同情况下的?效率可知该冷却器仍有很大的节能潜力,结合?效率可以清楚地知道露点蒸发冷却器节能的薄弱环节,从而找出减少能源损失的方法。

基于㶲效率目标的烧结余热竖罐操作参数优化

以年产260万t的烧结余热回收竖罐为研究对象,基于多孔介质和局部非热力学平衡理论,借助软件二次开发功能,将烧结矿颗粒的下移过程以对流项的形式定义到能量方程中,建立竖罐三维稳态数值计算模型;然后提出竖罐㶲效率分析模型,研究并分析影响竖罐余热回收的主要因素及其影响规律。研究结果表明:出口冷却气体的㶲和竖罐㶲效率随烧结矿颗粒直径增大而逐渐减少,随冷却气体进口温度升高而逐渐增加;在研究范围内,随着冷却气体质量流量增加,出口冷却气体的㶲和㶲效率呈现出先增大后减少的趋势,存在峰值拐点;在不同的颗粒直径情形下,对应的峰值拐点也有所不同,结合实际生产床层内粒径分布不均的情形,适宜的冷却气体质量流量应设置为89.1~91.2 kg/s。

单级混合冷剂天然气液化流程㶲效率分析

文中主要介绍了单级混合制冷液化流程模拟及其㶲分析结果。利用HYSYS软件对天然气液化工艺进行过程模拟,验证得可靠的过程模型。以模拟数据为基础,提出液化天然气工艺的㶲效率计算模型,并研究了各因素对㶲效率的影响规律。结果表明:在一定范围内,升高天然气入口温度及制冷剂低压端压力,降低天然气入口压力及制冷剂高压端压力有助于提高工艺㶲效率。

车用跨临界CO_(2)空调系统变工况㶲分析

为了确定影响车用跨临界CO_(2)空调系统性能的因素,构建了车用跨临界CO_(2)空调系统的仿真模型,并利用仿真数据对系统及各部件进行了热力学分析。研究了不同的压缩机转速、气体冷却器进风风速、气体冷却器进风温度、蒸发器进风量和蒸发器进风温度对系统㶲损、㶲效率和各部件相对㶲损的影响。结果表明:在所研究的工况范围内,压缩机转速、气体冷却器进风风速和温度对系统㶲损影响较大;系统最大的㶲损来自膨胀阀,在各工况下平均占系统总㶲损的36.54%,其次分别是气体冷却器、压缩机和蒸发器,分别占系统总㶲损的24.24%、20.47%和18.81%;系统的总㶲损随压缩机转速增加和气体冷却器进风温度升高而增大,随气体冷却器进风风速增加和蒸发器进风温度升高而减小,随蒸发器进风风速的增加先减后增;系统的㶲效率随压缩机转速增加和蒸发器进风温度升高而降低,随气体冷却器进风风速增加和风温的升高而升高,随蒸发器进风风速先增后减。

卧式套管潜热蓄热单元偏心与肋片结构优化模拟

利用偏心布置增强相变蓄热单元内部自然对流是提高相变蓄热系统性能的新思路,为了更深入地研究偏心布置对相变蓄热系统性能的影响,基于焓-孔隙率法建立了卧式套管相变蓄热单元的三维数学模型,并利用Fluent软件对环形空间相变材料熔化过程进行数值模拟,通过对熔化过程流场、液相率及温度云图的分析,将熔化过程划分为三个阶段:导热主导的初始阶段,随后是自然对流和导热的混合作用的阶段,以及导热再次占主导地位的最终阶段,并将相变材料环形空间划分为两个区域,据此提出新的评价参数“偏心面积比”。结果表明:硬脂酸作为相变材料时较佳的偏心面积比位于16∶1附近,熔化时间相对于同心布置缩短了45.8%,但同时会使蓄热单元㶲效率略有降低,并且预测对于其他材料,预期的最佳偏心面积比与使用材料的自然对流强度和导热能力之间的比值有直接相关。利用偏心结构与肋片结合的方法进一步强化传热,比较了螺旋肋、十字肋和X形肋三种肋片,发现X形肋具有较佳性能,与相应偏心无肋结构相比熔化时间缩短了36.7%,比螺旋肋和十字肋结构分别缩短了20.3%和7.1%。

基于㶲分析的天然气提氦联产LNG工艺优化

㶲分析是评估能量品位和能量利用效率的有效手段。基于㶲分析结果,可以准确识别工艺流程中不可逆性损失的位置及其产生的原因,并可为工艺优化提供方向。为提高某天然气凝液回收提氦联产LNG装置其关键设备的㶲效率,降低装置整体能耗,在采用改进的㶲分析方法基础上,基于Aspen HYSYS软件,详细分析了该装置关键设备的效能,进而提出工艺优化方案。研究结果表明:①㶲损可划分为4类,改进的㶲分析方法能得出设备的各类㶲损占比,用于评估设备的改进潜力;②在大多数设备中,内源性㶲损大于外源性㶲损,压缩机和空冷器主要为可避免内源性㶲损,冷箱的主要㶲损类别各异,塔器主要为不可避免㶲损;③采用多级闪蒸提浓代替双塔提浓,即脱甲烷塔塔顶气先进入氦气提浓塔预提浓后,再进入液化单元进一步提浓,总压缩功较原方案降低11575 kW,有效能利用率更高。结论认为,改进工艺后的㶲损较原方案降低了约21648.4 kW,系统㶲效率提高了约14.75%,优化结果验证了改进㶲分析在天然气提氦联产LNG工艺中的可行性,为实际工程中提氦工艺的优化提供了参考。

基于㶲概念的转油站用能分析与节能研究

为实现转油站用能单元的详细分析及能耗优化,将转油站分为站内系统和站外系统两部分,依据㶲概念计算了不同系统的㶲损、㶲效率及各设备的㶲损系数,对薄弱设备的㶲损来源进行了深入分析;建立了以㶲损最小为目标函数的用能优化模型,在温度、压力等为约束条件前提下,利用非线性交叉因子和变异因子改进的遗传算法实现了优化求解。结果表明,转油站的站内系统具有较大的㶲损和较低的㶲效率;加热炉的㶲损系数最大,内部㶲损中冷却过程和传热过程的㶲损系数变化较大,外部㶲损中排烟过程和散热过程的㶲损系数较大;改进遗传算法在迭代至47次时,可达到收敛状态,优化后掺水温度和掺水流量均有不同程度的下降,预计全年可节约运行费用157.56万元。研究结果可为同类转油站的用能优化提供实际参考。

化学回热的超临界水煤气化联合循环发电系统及性能分析

为了助力实现碳达峰、碳中和的目标,煤炭的清洁、高效和低碳利用技术,以超临界水煤气化技术为核心,提出了一种基于化学回热的超临界水煤气化联合循环发电系统,采用燃气轮机高温排烟为气化过程提供反应热,将气化反应与动力循环通过热化学过程相耦合。分析了新系统和参比系统的热力性能,揭示了新系统㶲损失减小的原因,研究了新系统的变工况特性。研究结果表明:新系统的净发电效率和㶲效率分别达到了53.37%、52.11%,较参比系统分别提升了6.24个百分点、6.09个百分点;在燃料转化过程,新系统的㶲损失减小了7.15MW,占总㶲输入的7.26%,是新系统性能提升的关键;当燃机轮机透平入口温度从1 000℃提升到1 700℃时,新系统的净发电效率和㶲效率不断增加,但其增加幅度均呈现出显著减小的趋势;燃气轮机的最佳压比不断提升,且其增速逐渐增加。所提新系统实现了燃料化学能和物理能的综合梯级利用,为煤的清洁、高效转化与利用提供了一种新的技术方案。

圆盘布水器对储热水罐性能影响的数值分析

斜温层储热水罐是大型太阳能集中供暖系统的关键设备,布水器作为斜温层储热水罐重要的元件,其结构参数对罐内斜温层厚度与㶲效率具有重要影响。对圆盘型布水器开孔个数、开孔直径、布水器半径、储热水罐高径比等结构参数对储热性能的影响进行数值分析并设计正交试验。结果表明:各因素对系统㶲效率影响敏感性依次为孔径13.96%、开孔数7.72%、高径比3.92%、圆盘半径0.66%,当孔径为250 mm、开孔数为72个、高径比为1.9、圆盘半径为5 m时,理论上系统㶲效率最大。

天气对槽式太阳能集热系统热性能的影响

槽式太阳能集热系统可以提供100~300℃的中温热源,为研究天气状况对其热性能的影响,以集热面积为15.3m^(2)的槽式太阳能集热系统为例,研究了河南省焦作地区4种典型天气(晴天、阴天、雾霾、多云)下,天气、法向太阳直接辐照度、集热器入口流体温度对该集热系统集热效率和㶲效率的影响。研究结果表明:1)在4种典型天气下,晴天时,槽式太阳能集热系统的集热效率和㶲效率最高,分别为53.0%和50.7%;雾霾天气时槽式太阳能集热系统的集热效率和㶲效率最低。2)法向太阳直接辐照度和集热器入口流体温度对集热效率和㶲效率的影响规律相同。3)在10:00前集热效率和㶲效率都呈增长趋势,集热器入口流体温度在32.9~71.4℃时,槽式太阳能集热系统的集热效率和㶲效率均维持在40%以上。

闭式布雷顿循环热泵储电系统的㶲分析

该文针对一种基于闭式布雷顿循环的热泵储电系统,分析主要设备的㶲损失与㶲效率。对于压缩机和透平,发电系统中的压缩机由于工作温度区间跨越了环境温度,具有最高的㶲损失;对于换热器,工作在环境温度附近的低温换热器㶲效率最低(不考虑水冷换热器),而㶲损失最大的为水冷换热器。计算得到本系统的㶲效率为59.27%。提高压缩机和透平的效率可提升系统㶲效率,且发电系统中的设备效率对系统㶲效率的影响更显著;此外,降低冷却水的温度或有效利用冷却水的热量均可以提高系统的㶲效率。

基于Aspen Plus的氨氮废水处理流程模拟

超临界水氧化技术作为高级氧化技术对氨氮废水具有较好的处理效果,但超临界水氧化技术能耗较大,因此精确预测超临界水氧化工艺参数,进而较好地实现自热可以降低超临界水氧化技术的能耗。采用Aspen Plus软件对超临界水氧化工艺进行模拟,研究结果表明,在氧气过量、温度为600℃、压力为25 MPa、停留时间为200 s时,氨氮废水可以被彻底降解,在1 s内大部分有机物被降解,提高反应器和泵的㶲效率能大幅提高超临界水氧化技术的处理能力。

烧结矿竖式冷却炉气固传热影响因素研究

为探究高温烧结矿竖式冷却炉气固逆流冷却换热规律,文章基于欧拉模型和局部非热力学平衡理论,改变单一参数对烧结矿冷却炉换热过程进行研究,并构建㶲效率模型对不同参数变化下竖式冷却炉内传热效果进行评价。研究表明:冷却炉内同一高度下烧结矿温度沿径向整体均呈“M”型分布,冷却风压力沿径向均呈中间高两侧低的“驼峰”型分布,冷却风速沿径向均呈中间高两侧低的“双驼峰”型分布;在炉内换热过程中,当增大气固比、提升冷却段高度、扩大冷却段直径时,冷却效果增强,㶲效率减小,而扩大冷却段直径时,冷却效果降低,㶲效率增大;当增大气固比、提高进口风温、提升冷却段高度时,料层阻力损失增加,而扩大冷却段直径时,料层阻力损失减小。研究结果可为后续确定冷却炉最佳参数提供理论基础。

R410A单工质复叠制冷系统变工况㶲分析

本文搭建R410A单工质复叠制冷系统实验台,研究了蒸发温度(t_(e))和冷凝温度(t_(k))对制冷量、性能系数(COP),各组成部件及系统㶲损和㶲效率的影响。结果表明:当t_(e)从-30℃增至-10℃,系统总㶲损减小了0.722 kW,COP增大了0.75,系统总㶲效率先增大后减小,减小了2.68%。t_(k)从30℃增大至50℃,系统总㶲损增大了1.392 kW,COP减小了0.632,系统总㶲效率减小了22.01%。系统各部件中压缩机㶲损、低温级压缩机㶲损、高温级压缩机㶲损和冷凝蒸发器㶲损较大,且受t_(e)和t_(k)的影响较大,是系统薄弱部位所在。减小t_(k),增大t_(e)有利于降低系统的㶲损,提高系统的㶲效率和COP。

太阳能空气集热器流道高度优化

利用Fluent软件分析不同流道高度对太阳能空气集热器(SAH)性能的影响。结果显示:空气流量为0.009 0~0.055 6 kg/s时,流道高度从50 mm增加到150 mm,SAH的集热效率降低13.11%~2.98%,热损系数增加0.42%~2.63%,㶲效率降低23.05%~7.51%。研究表明,当SAH流道高度为50 mm时,集热效率与㶲效率最高。

槽式太阳能倒梯形腔体接收器热性能实验研究及㶲分析

针对适用于槽式太阳能系统的倒梯形腔体接收器,通过实验测试了不同因素对系统热性能的影响,并基于热损失率、㶲效率及㶲系数等多指标进行综合评价。研究结果表明:在研究范围内,流量、传热工质温度、环境风速对热性能的影响较大。热损失率和㶲效率均随流量的增大而减小。工质入口温度达到363K时,热损失率达到最大值为57.11%;工质入口温度达到355.7K时,㶲效率达到最大值为8.43%;风速由0.8m/s增大至2.6m/s,热损失率增加了70.1%,㶲效率减小了16.5%。㶲系数受工质入口温度、流量的变化影响较为显著。

双热源驱动的双压海洋温差能发电系统

【目的】提出一种双热源驱动的双压有机朗肯循环(DPORC)系统,以期解决传统海洋温差能发电系统效率低和核电站低温废水排放造成的水域热污染问题。【方法】建立DPORC系统,研究在不同的干工质、湿工质和等熵工质下亚临界-亚临界有机朗肯循环(SSORC)和跨临界-亚临界有机朗肯循环(TSORC)系统热效率、㶲效率和透平出口干度等性能指标的变化规律。【结果与结论】在SSORC中,R123的综合热力学性能最好,其热效率和㶲效率分别达到5.52%和56.21%;湿工质R717和R152a在透平内膨胀过程中有可能会进入两相区,损坏透平叶片;SSORC比TSORC在系统热效率和㶲效率上更具优势。本研究可为超低温热源的有效利用提供参考。

高温蒸汽热泵的多目标参数设计优化

为了进一步节能减排,并根据用户负荷需求,设计出合适的高温蒸汽热泵系统,提出了一种基于多目标优化的高温蒸汽热泵设计优化方法。首先根据选取的高温蒸汽热泵结构,说明系统各子系统的选型并研究高温蒸汽热泵的系统机理,建立系统的静态模型,提出了高温整齐热泵的㶲效率计算方法;然后确定了系统结构参数优化问题的优化参数,以㶲效率和总成本作为优化目标,基于多目标人工蜂群算法(multi-objective artificial bee colony algorithm, MOABC),建立高温蒸汽热泵的多目标优化模型;最后对不同工况下的系统㶲损失以及循环性能系数(coefficient of performance, COP)分别进行了MOABC的优化。结果表明,使用㶲效率作为能效指标可以提升高温蒸汽热泵系统的能源品质;而使用COP作为能效指标则降低了系统的能耗。

1000 MW二次再热机组双机回热系统研究

对1000 MW超超临界二次再热机组的十二级回热系统方案进行研究,并对回热加热器进行㶲效率和㶲损系数的分析对比。结果标明,采用双机十二级回热系统能够大幅降低蒸汽再热后的回热加热蒸汽的过热度和平均换热温差,相比于高效十二级回热系统,整套高加系统的㶲效率均有所提高,特别是0号高加、2号高加、3号高加、除氧器、5号低压加热器的㶲效率提高约2%及以上,并能降低机组回热加热器的㶲损系数。同时,机组热耗可以降低20 kJ/kWh,可以节省0.73 g/kWh的煤耗,每年带来的经济收益超过280万元,经济效益提升明显。

基于CFD的两种特朗勃墙的热性能分析

为了进一步提高双风道特朗勃墙的性能,设计了波纹双风道特朗勃墙,并通过CFD软件建立了波纹双风道特朗勃墙和普通双风道特朗勃墙的数学模型。结果表明:在空气流量36~126 m^(3)/h的范围内,波纹双风道太阳墙的集热效率比普通双风道特朗勃墙高1.83%~2.65%,且随着空气流量的增加,波纹双风道特朗勃墙比普通折流板双风道特朗勃墙的效率提升更加明显。波纹板能有效提高空气与集热板的对流传热能力,在空气流量36~126 m^(3)/h的范围内,对流传热系数的提升效果从5.29%减小到1.77%。波纹风道结构能显著提升双风道特朗勃墙的㶲效率,在空气流量36~126 m^(3)/h的范围内,波纹双风道太阳墙的集热效率比普通双风道特朗勃墙高3.50%~5.26%。