CO_2近零排放固体氧化物燃料电池冷热电联供系统的性能分析

为了提高SOFC联供系统的综合利用效率和降低CO_2捕集能耗,提出一种基于SOFC循环的CO_2近零排放冷热电联供系统。建立了系统数学模型,给出了设计工况下各点的热力参数值,分析了燃料利用率、空燃比、燃料电池入口温度与工作压力变化对系统性能的影响。结果显示,在设计工况下,SOFC发电效率、联供系统净发电效率和一次能源利用率分别为51.59%、53.84%和72.01%,与没有CO_2捕集的联供系统相比,净发电量降低了3.66%,一次能源利用率降低了2.05%。变参数研究结果显示,随着工作压力的增加,SOFC的发电效率增大,而系统净发电效率和一次能源利用率减小;另外,增加空燃比会降低SOFC发电效率、系统净发电效率和一次能源利用率,所以在保证SOFC在正常工作情况下应选择较小的空燃比。在燃料利用率和阴极入口温度变化中,SOFC的输出功率和输出电压先增加后减少,而阳极入口温度变化对SOFC性能影响较小。

固体氧化物燃料电池电热冷联供总能系统的分析

提出了一个由固体氧化物燃料电池和吸收式制冷机组成的电热冷联供总能系统,应用MATLAB软件包对总能系统进行了模拟分析,得到了燃料电池的电流密度、燃料流量、输出功率等参数对总能系统的影响,为高温燃料电池电热冷联供总能系统的设计与优化提供参考依据。

熔融碳酸盐燃料电池总能系统的热力学分析

燃料电池是将燃料的化学能通过电化学反应直接转化为电能的电化学发电装置.通过将高温燃料电池的排气作为吸收式制冷机的驱动热源,提出了一个由高温燃料电池(MCFC)和吸收式制冷机等组成的冷热电联产系统,该系统在提供电能的同时,还可为建筑物等用户夏季供冷和冬季供热.该系统的能量和平衡分析结果表明系统总的燃料利用率可达86%以上,损失最大值发生在燃料电池子系统.

燃料电池在家庭中的应用

介绍燃料电池的特点、家用燃料电池系统的的应用现状、燃料电池制冷系统和家用能源系统,并介绍国外家用燃料电池的发展状况和燃料电池家庭应用方面的前景展望。

设置富氨蒸气回热器的固体氧化物燃料电池/燃气轮机/卡琳娜联合循环系统的热力性能分析

提出了一种新的SOFC/GT/KCS联合循环发电系统,建立了该系统热力性能的数学模型,根据热力学第一定律和第二定律,利用EES软件仿真模拟对系统进行了能量分析、憥分析,并研究了空气流率、燃料利用率、燃料流率、压气机压比、水蒸气碳比的变化对联合循环热力性能的影响。研究结果表明,在设定工况下,SOFC的发电效率为49.2%,系统总发电效率为67.6%,系统总火用效率为68.16%;系统的各部件中,火用损失较大的部件依次为SOFC、后燃烧室、燃气轮机、预热器3和余热锅炉;当燃料利用率为0.85时联合循环系统的性能最佳;在一定范围内,随着空气流率、燃料流率或水蒸汽碳比的增加,联合循环系统的能量利用效率均降低。

全玻璃真空管太阳能集热器对流换热试验与模拟

以可再生能源总能系统为研究背景,通过搭建太阳能辅助燃料电池试验平台,逐步完成不同涂层材料、内置导流板太阳能集热器自然对流试验研究;在试验验证基础上,分别建立太阳能集热器自然对流和强迫对流三维数学模型,应用场协同和火积理论分析流动和传热数据。自然对流研究表明,吸收率在0.95～1.0、发射率在0.06～0.16时,随吸收率升高,发射率降低,热效率升高1.71%,火积增量逐渐增大;加装导流板后,真空管内部混流消失,底部流动得到强化,实验热效率提高2.17%;确定全玻璃真空管热水器导流板合理板厚为2 mm,合理板长为距离真空管底部60～100 mm,合理位置为中心线以上16～20 mm;强迫对流研究表明,横双排集热器雷诺和努赛尔数、火积增量均高于竖单排集热器,火积耗散低于竖单排集热器。确定太阳能辅助燃料电池集热场在中低温条件下,自然对流采用内置导流板集热器,强迫对流采用横双排集热器。

太阳能耦合燃料电池联供系统余热回收的运行参数模拟研究

该文将太阳能与燃料电池相结合,构建太阳能耦合质子交换膜燃料电池的联供系统(proton exchange membranefuel cell,PEMFC)。试验与仿真研究太阳能耦合质子交换膜燃料电池联供系统余热回收的运行参数。试验结果表明:在低温太阳能集热器/空气源热泵热水系统中,储热水箱平均温度为45.55℃,热泵运行温度设定为40~45℃。仿真结果表明:增加PEMFC电堆单电池个数及氢气燃料分压力,可有效提高PEMFC电堆输出电压。提高PEMFC电堆的输出电压及电流的同时,电堆的运行温度随之降低,同时也相应的延长了PEMFC电堆的启动时间。PEMFC电堆循环冷却水进出口温度为45~55℃,当PEMFC电堆循环冷却水进出口温度为50~55℃时,太阳能冷却水进出口温度为40~45℃,PEMFC电堆的运行温度为80.47℃,氢气反应速率为0.015 4 mol/s,板式换热器热效率的合理区间为0.5~0.9。试验及仿真研究结果表明,40~45℃的低温太阳能集热器/空气源热泵热水系统,可连续不断地吸收PEMFC循环冷却水热量,确保联供系统正常运行。

全玻璃真空管太阳能热水器实验和模拟研究

以太阳能辅助燃料电池为研究背景,搭建不同管长和管径、不同涂层材料的内置导流板热水器,逐步完成全玻璃真空管太阳能热水器实验和模拟研究.建立太阳能热水器三维数学模型,以场协同和理论为指导,分析热水器强化传热数据.研究结果表明,真空管出口射流区域的场协同性最高,水箱内部存在横向的扰流;真空管内加装导流板后,管内冷热流体混流减弱,强化了真空管底部流动,真空管内耗散最小,水箱内温度梯度减小,场协同度最高.太阳能辅助燃料电池集热场在自然对流条件下,宜采用内置导流板热水器.

基于燃料电池的分布式热电冷联供总能系统

高温燃料电池具有发电效率高、燃料适应性强、余热温度高和环境友好等优点，因而，发展基于高温燃料电池的分布式热电冷联供总能系统具有重要的研究意义和良好的应用发展前景，可望为解决我国日益严峻的能源与环境问题开辟新路。介绍了分布式热电冷联供总能系统的工作原理、主要类型、特点及发展现状，提出了一种基于高温燃料电池的热电冷联供总能系统的构成原理，并对该总能系统进行了分析，为发展适合我国国情的分布式热电冷联供总能系统提供参考。

质子交换膜燃料电池动态特性仿真

在质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)经验模型的基础上,建立了一种PEMFC动态特性建模和仿真的方法,应用MATLAB的SIMULINK仿真工具建立了PEMFC的动态仿真模型,仿真研究了电池堆的运行参数等对电池输出性能的影响.该方法可以应用于燃料电池的动态特性仿真分析、优化设计和燃料电池系统的自动控制.

基于太阳能卡琳娜循环的冷热电联供系统热力学分析

本文提出一种新型的基于太阳能卡琳娜循环的冷热电联供系统,建立了系统各部件和循环热力学性能的数学模型,运用工程方程求解器列取关联式进行模拟仿真,实现了系统性能的优化。结果表明,随着汽轮机入口压力的升高,循环热效率和火用效率均上升;随着汽轮机入口温度的升高火用效率上升,存在一个"最劣"的汽轮机入口温度,它对应最低循环热效率;当工作液浓度x为0.4时,系统具有最低的循环热效率;随着工作液浓度的增加,效率上升。

电厂循环水余热供热技术

论述电厂循环水余热利用的重要意义,介绍几种目前已经应用的和处于理论研究阶段的循环水余热利用技术,包括汽轮机低真空工况运行方式和热泵回收余热技术,并对各种技术特点进行了分析。

新Kalina循环系统(KCS)34的热力学分析

本文提出新Kalina循环即一次抽汽回热式KCS34和分级抽汽回热式KCS34,根据热力学第一定律和第二定律,利用EES软件仿真模拟对该循环进行热力性能分析,并与基本KCS34进行相同条件下的性能对比,研究了抽汽压力、透平进口压力和透平进口温度变化对一次抽汽回热式KCS34性能的影响。研究结果表明:额定工况下,一次抽汽回热式KCS34的热效率为12.33%,比基本KCS34高0.35%;效率为46.07%,比基本KCS34高1.35%。且与一次抽汽回热式KCS34相比,分级抽汽回热式KCS34热效率高0.13%,效率高0.49%。另外,抽汽压力增加,一次抽汽回热式KCS34发电量和效率逐渐降低,热效率在10bar时达到最大;随着透平进口压力增加,一次抽汽回热式KCS34热效率逐渐增加,发电量和效率在30.79 bar时达到最大;随着透平进口温度增加,一次抽汽回热式KCS34热效率逐渐、发电量和效率都增大。

分布式冷热电联供总能系统的发展

分布式冷热电联供总能系统具有能源综合利用效率高和环境污染小等优点。介绍了分布式冷热电联供总能系统的工作原理、主要类型、特点及发展现状,为发展适合我国国情的分布式冷热电联供总能系统提供参考。

冷前回热式Kalina循环系统(KCS)34g的热力学分析

提出冷前回热式KCS34g,根据热力学第一定律和第二定律,利用EES软件对该循环进行热力性能分析,并与基本KCS34g进行相同条件下的性能对比,研究透平进口压力、氨质量分数和透平出口压力变化对冷前回热式KCS34g性能的影响。研究结果表明:在额定工况下,冷前回热式KCS34g的热效率为11.93%,比基本KCS34g高0.99%;效率为52.26%,比基本KCS34g高4.34%;随着氨质量分数增大和透平出口压力降低,冷前回热式KCS34g热效率、发电量和效率均增大;随着透平进口压力增加,冷前回热式KCS34g热效率逐渐增加,发电量和效率在29 bar时达到最大。

Kalina循环系统KCS11的热力学研究

KCS11是一种有效的低温余热发电方式,对其研究具有重要的意义。通过建立数学模型,利用EES软件仿真模拟,对基本KCS11和改进KCS11进行相同条件下热力性能分析和对比,结果证明:改进KCS11比基本KCS11具有更高的热效率和火用效率。

太阳能热水器传热传质和强化传热研究

在低温太阳能光热光伏联合应用试验台的基础上,结合GB/T 17049—2005,利用Gambit、Ansys Fluent和Tecplot软件,对全玻璃真空管太阳能热水器进行传热传质和强化传热分析。结果表明:所建立的二维数值计算模型,能准确反映同一条件下,全玻璃真空管太阳能热水器的变化趋势;在数值模拟基础上,确定了单面受热时的最佳安装角度为51°,加装反光板类似双面受热的最佳安装角度为38°;在粗略估算和细化分析的基础上,确定了不同真空管结构的最佳导流板长度及安装位置;通过实验和数值模拟,确定了58mm×1 800mm为优化的全玻璃真空管结构。

改进型Kalina循环的热力性能分析

本文在典型Kalina循环基础上，提出了一种改进型Kalina循环，建立了该循环热力性能的数学模型，根据热力学第一定律和第二定律，利用EES软件仿真模拟了改进型Kalina循环的热力性能，并与典型Kalina循环进行相同模拟条件下的性能对比。结果表明：额定工况下，改进型Kalina循环的热效率为28．64％，比典型Kalina循环高0．66个百分点，增幅为2．36％；改进型Kalina循环的炯效率为43．63％，比典型Kalina循环高1个百分点，增幅为2．292％。另外在本文研究范围内，提高透平进口压力或进口温度，降低透平出口压力均能使两种Kalina循环的热效率、炯效率升高，同时，改进型煳i越循环的热效率和炯效率一直高于典型Kalinn循环的热效率和炯效率。

基于SOFC/GT和跨临界CO_2联合循环系统热力性能研究

通过利用跨临界二氧化碳循环回收利用SOFC/GT系统的余热,提出一种SOFC/GT/TRCC联合循环系统,通过建立该系统的数学模型,根据热力学定律,利用EES软件对该系统进行能量分析,并研究重要参数变化对联合循环系统热力性能的影响。研究结果表明,在额定工况下,该系统能够得到较高的发电效率和效率;系统的总发电效率随着空气流率、燃料流率和蒸汽碳比的增加而降低,随着压缩机压比的增加而增加。

改进前后有机朗肯循环的热力学分析

有机朗肯循环是将低温余热转变为电能，进而提高总体能量利用率，减少污染排放的有效途径之一。本文提出了一种新的排汽回热再热式ORC，根据热力学第一定律和第二定律，利用EES软件仿真模拟对新ORC进行热力性能分析，并与基本ORC、排汽回热式ORC和再热式ORC进行相同条件下的性能对比，得出了新ORC具有最佳热力性能。通过研究再热压力、透平进口压力、透平进口温度和透平出口压力变化对新ORC性能的影响，得出了新ORC热力性能的优化方向。