蒸气压缩式制冷循环热力计算的虚拟仿真实验设计

蒸气压缩式制冷循环是制冷与低温技术原理课程中的重点内容,其热力计算结果为制冷系统各部件的设计或选型提供基础数据,但传统的教学方法难以直观解释其热力学本质、清晰显示变化规律。课程组基于培养制冷专业“绿色低碳人才”的需求,采用Matlab编程语言开发了单级蒸气压缩式制冷循环热力计算虚拟仿真实验平台,并结合课程知识点进行了相应的实践训练设计,实现了与教学内容紧密结合的效果,为学生提供了直观的循环工作过程展示并定量描述了因素影响制冷机性能的变化规律,有利于提升学生的工程设计能力与实际问题分析和解决能力。

六类十六种制冷剂在制冷循环中的循环特性分析

研究了制冷剂在标准式制冷循环中的循环特性,具体理论分析了无机化合物类、HCs、CFC、HFCs、HCFC、HFOs六类等十六种制冷剂(R600a、R245fa、R1234yf等)单一冷凝温度变化时对系统的单位制冷量、COP、压比和压缩排气温度的影响规律。结果表明,在蒸发温度-10℃、冷凝温度30℃~50℃的工况下,HCs类制冷剂、HFOs类制冷剂和HFCs类中的R245fa制冷剂在制冷循环中具有良好的循环性能,为将来选择合适的制冷剂有重要的研究价值。

基于双级节流制冷循环的天然气液化工艺模拟与优化

液化天然气以其安全可靠、汽化潜热高、环境污染小等特点,在天然气贸易中占据重要位置,但天然气液化工艺系统功耗大以及液化成本较高等问题仍然存在。为此,基于2个双级节流制冷循环的天然气液化工艺系统,采用Aspen HYSYS软件,以比功耗、㶲效率、液化率和总成本作为评价指标,分析了关键参数对系统性能的影响;然后对2个系统进行了单目标和多目标优化,确定了系统的最优运行工况;最后对2个系统的最优性能进行对比,并采用LINMAP与TOPSIS方法对Pareto前沿进行决策,在最优工况下对系统设备进行了㶲分析。研究结果表明:①节流阀V1、V3、V4的节流压力增大,或乙烯质量流量增大,均会使系统比功耗先减后增;单目标优化结果显示系统B性能优于系统A;②采用LINMAP与TOPSIS方法对Pareto前沿的决策结果有所差别,基于LINMAP方法的决策结果表明,系统B的总成本优于系统A,系统A的比功耗和㶲效率更优,综合性能更好;③基于TOPSIS方法的决策结果表明,系统A的比功耗优于系统B,系统B的㶲效率和总成本更优,综合性能更好;④㶲分析结果显示,节流阀及换热器的㶲损较大。结论认为,开展双级节流制冷循环天然气液化工艺研究,对其进行参数分析和优化,能够为天然气液化工艺设计创新提供借鉴,将有助于天然气液化行业的高质量发展。

R290/R1233zd(E)在变温热源喷射制冷循环中的性能优化研究

提出了一种优化喷射制冷系统的新型策略,建立了非共沸混合制冷剂R290/R1233zd(E)在变温热源下的热力学模型。通过数值模拟,分析了R290/R1233zd(E)的温度滑移和换热器冷热源温度变化对换热器和喷射制冷系统性能的影响。结果表明:相对于单一工质,混合工质可以提高工作流体和引射流体的进口温度、优化系统性能,R290/R1233zd(E)(质量分数分别为0.7、0.3)为该系统最佳混合工质,相较于单一工质R1233zd(E),系统性能系数提高了44%、系统[火用]效率提高了39%。R290/R1233zd(E)的最佳质量分数随冷凝器中冷却水出口温度的升高而增大,随冷凝器中冷却水进口温度的升高而减小。由于夹点位置的影响,对于不同温度滑移的混合工质而言,发生器[火用]损失与冷凝器[火用]损失的大小关系不同,喷射器[火用]损失和发生器[火用]损失随温度滑移的增大先增大后减小,冷凝器[火用]损失随温度滑移的增大先减小后增大。

蒸汽动力循环耦合正、逆制冷循环的电站空冷系统

文中提出一种电站汽轮机凝汽器新型间接空冷系统,它通过特制的双相变换热器将蒸气压缩制冷循环及与其并联的逆制冷循环和蒸汽动力循环串接耦合,以使系统能根据环境温度的高低,分别利用正、逆制冷循环的相互切换和制冷设备运行参数的调整将蒸汽动力循环的平均放热温度降低到和水冷系统的相近或更低,从而使该系统既节水又低耗：而且还可增强空冷系统的环境适应能力：高环境温度时段能满发,低环境温度时段无冻害。文中介绍了该系统的组成和工作原理,预测了系统的主要效果,进行了粗略的经济、社会效益估计,指出了有待进一步深入研究的问题。分析得出结论：新空冷系统的原理可信,技术可行,效果显著。

自然工质低温复叠式制冷循环的热力学分析与比较

介绍了用于低温环境下采用自然工质 CO2 、NH3 和 R2 90 3 的复叠式制冷循环 ,介绍和分析了 CO2 、R2 90和 NH3 的物性特征 ,并且进行了复叠式制冷循环的热力学理论分析 ,通过计算得出了不同蒸发温度下的最佳低温循环的冷凝温度和最佳流量比。通过 CO2 -NH3 ,CO2 -R2 90和 NH3 -NH3 复叠式循环的比较 ,可以看出CO2 -NH3 、CO2 -R2 90的复叠式制冷循环在低温制冷条件下有明显优势。

复合制冷循环间接空冷系统变工况特性分析

基于复间冷系统的组成及其功能,建立复间冷系统变工况数学模型,提出了工作于环境高温时段的制冷循环过程中,汽轮机排汽压力的变工况计算模型。该模型揭示出压缩机功耗、环境气温、迎面风速、排汽热负荷等主要因素对汽轮机排汽压力的影响;工作于环境低温时段的逆制冷循环(动力循环)过程中,膨胀机输出功率的变工况计算模型,分析得出汽轮机排汽压力、工质过热度、环境气温、迎面风速、排汽热负荷等运行因素对膨胀机输出功率的影响。以600MW虚拟复间冷机组为例,定量阐明了诸影响因素对汽轮机排汽压力和膨胀机输出功率的影响规律。

蒸气压缩式制冷循环的拟人化直观分析

船舶制冷对于船员、旅客和货物具有十分重要的意义。其原理基本上都是蒸气压缩式。本文从蒸气压缩式制冷在理想制冷循环、理论制冷循环和实际制冷循环三方面的递进实用化入手，结合制冷循环示意图、温熵图和压焓图，拟人化地介绍蒸气压缩式制冷循环的特点，旨在帮助轮机员掌握制冷循环知识，提醒轮机员要善待船舶制冷机，以保障安全。

新型复合动力/制冷循环空冷系统电站的经济分析

当前,电力行业的发展面临节能减排的压力。简要回顾动力循环优化和提高热能综合利用方面的工作,对前期提出的复合动力/制冷循环电站空冷系统(以下简称复合循环空冷系统)进行经济分析,并分析其节能减排的贡献。以压缩制冷复合循环空冷为例的模拟计算表明复合空冷系统的可行性,指出新形势下空冷系统面临的重新选择,间冷系统将会受到重视和发展,采用制冷剂的复合动力/制冷循环空冷系统将成为一种新的选择。

NH_3/CO_2复叠式制冷循环的分析与优化

建立了NH3/CO2复叠式制冷循环的理论分析,结果表明:存在最优蒸发-冷凝器的中间温度使循环的性能系数达到最大,带膨胀机同时过冷NH3/CO2复叠式制冷循环的理论COP优于传统R22/R13复叠循环和NH3双级循环,回热器的换热效果直接影响系统性能。

制冷剂种类对单级制冷循环性能影响研究

为了系统分析不同制冷剂在单级制冷循环中的性能,利用大型流程模拟软件Aspen HYSYS对各种典型制冷剂的制冷性能进行研究,分析发现制冷剂种类对单级制冷循环COP、单位容积制冷量、排气压力影响均比较大,并给出了不同制冷剂单级循环的COP、单位容积制冷量、排气压力的具体计算数值。

以理想玻色气体为工质的量子Ericsson制冷循环

文中基于理想玻色气体的状态方程 ,分析了以理想玻色气体为工质的量子 Ericsson制冷循环中的回热特征 ,推导出其制冷循环的制冷系数表达式。并在高温和低温条件下对制冷系数进行了讨论。这将对低温气体制冷机的研究提供理论依据。

四热源制冷循环的等效三热源制冷循环

揭示了一个四热源制冷循环等效于一个三热源制冷循环 ,而且还可使四热源制冷循环转化为三热源制冷循环 。

低温工况下运行的制冷循环方式的比较

对有不同库温要求的冷库的两种循环方式进行了讨论，比较两者的优缺点，并提出每种循环方式的适用条件及冷库节能的一些措施。

不可逆四热源制冷循环的优化性能

研究传热遵从线性唯象律的不可逆四热源制冷循环的优化性能 ,导出循环的基本优化关系和最大制冷率及其相应的制冷系数。揭示了四热源制冷循环等效于一个三热源制冷循环 ,而且还可使四热源制冷循环转化为一个三热源制冷循环而获得更优的制冷效果。

顺磁质 Ericsson 制冷循环不具有理想回热条件

给出理想回热的判据，并应用它证明了顺磁质Ｅｒｉｃｓｓｏｎ制冷循环不具有理想回热的条件。此外。

可逆脉管制冷循环与斯特林制冷循环的比较

建立了可逆脉管制冷机的等温－绝热模型，着重考虑脉管中过程对制冷机性能的影响，并与斯特林制冷机等温模型的计算结果进行比较。结果表明，在理想工况下，可逆脉管制冷机的效率约为斯特林制冷机的８５％，制冷量约为７２％。可逆脉管制冷机配气活塞的最佳运动相位与斯特林制冷机基本相同。

电压缩式制冷循环与吸收式制冷循环的热力学比较分析

采用效率与损失分析方法,计算比较了电压缩式制冷循环与单效吸收式制冷循环的效率及两种制冷循环在典型工况下各环节的损失。结果表明,当采用合适的发生器温度和热源温度时,两种制冷循环的效率基本相同;电压缩式制冷循环的主要损失发生在压缩机环节,吸收式制冷循环的主要损失发生在吸收器和发生器。讨论了两种制冷循环的改进途径。

联合制冷循环的优化分析

基于有限时间热力学理论，分析由两个内可逆卡诺制冷循环构成的联合制冷循环的优化性能。首先导出联合循环的制冷率与制冷系数的普遍关系，再由它求出活塞式和定常态流两种联合制冷循环在不同约束条件下的基本优化关系，并作了些有意义的讨论。获得一些对实际联合制冷循环有参考价值的新结论，同时还澄清了有关研究中存在的一些问题。

低温热源驱动的单效/双级(SE/DL)吸收式制冷循环

文章提出了一种可以充分利用低温热源 (水、汽等 )驱动而获得较高制冷量的新型吸收式制冷循环 (单效 /双级循环 )。该循环采用加大热源温差的思路 ,具有单效循环和双级循环的优点。文中给出了循环的流程、各设备的有关计算公式和循环的性能指标 ,并在模拟计算的基础上 ,对循环性能进行了研究比较。结果表明 ,本循环适于以低温热水为驱动热源 ,循环热力系数在 0 4 2～ 0 6 2之间 ,热源出口温度可降到 5 5℃左右 ,并可在 5 7 5℃左右获得最大制冷量 ,其值约等于由相同进口温度、相同流量的热水驱动的单效机的 4倍。因此 ,该循环特别适宜于利用低品位废热、地热、冷热电三联供、太阳能制冷等场合 。