综合利用低品位余热与LNG冷能的复合循环系统

提出了一种可以实现低品位热能与液化天然气(LNG)冷能综合利用的复合式循环系统,以实现不同温度区间的循环匹配及热能梯级利用,并运用热力学定律对循环系统各部分性能进行热力性能分析,研究了复合循环系统各部分关键参数对系统性能的影响。结果表明:在给定工作条件下,系统的净发电效率和可用能效率分别达到了39.4%和47.33%;系统性能受循环工质状态参数和质量流量变化的共同影响,两者的综合作用效果决定了系统的优化方向。

一种带中间换热器的双热源高温热泵系统

为了提高工业高温热泵系统的热力性能,实现对工业低温余热的高效综合回收,提出了一种带中间换热器的双热源高温热泵系统。第一级热泵以CO2为工质、以空气为热源,在超临界状态下将冷水加热到中间温度。第二级热泵以R152a(二氟乙烷)作为工质,从工业余热源吸收热量,将用水加热到所需的高温,并且在中间换热器中将CO2加热到过热状态。对该双热源热泵系统进行热力学分析,发现给定R152a在中间换热器温降的情况下,CO2存在最大的过热度,使得整个系统达到最佳运行工况。以回收50℃废水余热为例与单热源热泵进行比较,平均供水量是后者的两倍多,单位质量热水的耗功量减少43.2%,性能系数和火用效率分别平均提高41.9%和23.96%。

一种实现热量梯级利用的新型高温热泵系统

该设备可实现工业余热梯级利用,工作原理为:第一级以CO_2为工质进行超临界循环将冷水加热到中间温度,第二级以R152a(二氟乙烷)为工质进行亚临界循环将水加热到高温。建立了系统模型,并进行计算与分析。结果表明,无论要求热泵系统最高冷凝温度相同还是出水温度相同,梯级热泵系统都可以实现比单级系统更优越的性能;在余热源工况相同的情况下,设置供水温度相同时,梯级热泵系统各项性能参数均优于跨临界循环CO_2热泵系统。

智能热网技术在某小区的应用实例

针对目前冬季供暖二网侧普遍存在的水力失调及主要依靠经验进行二网供水温度调节的问题,首先通过加装动态压差平衡阀的方式进行水力平衡调节,然后基于换热站原PLC系统进行扩展,构建换热站"一站一优化"自动控制模块,实现换热站二网供水温度的智能调节。以某采暖面积8.34万m^2的小区为例,实施智能热网技术后,在保证热用户采暖舒适度的情况下,因水力失调引起的供热不均现象得到明显改善,换热站电耗减少16.7%,热耗减少15.9%,节能效果显著。

三种高温热泵混合工质的理论研究

针对双热源热泵系统,理论分析了三种混合工质R245fa/R134a、R245fa/R152a和R245fa/RC270随R245fa质量分数变化时的系统热力学性能。结果表明:混合工质在特定配比时,系统热力学性能明显优于上述任一种纯工质。出口水温为80℃时,R245fa/R134a、R245fa/R152a和R245fa/RC270分别在R245fa质量分数为0.64、0.7和0.88时系统COP取得最大值,其值相应为4.74、4.68和5.15。三种混合工质中R245fa/RC270(0.88/0.12)的性能最高,与纯工质R152a相比,COF提高了约20%,产生单位质量热水的耗功降低了16.6%,并且压缩机排气温度和排气压力大幅降低。利用T-Q图分析了蒸发器和冷凝器中冷热流体间的温度匹配特性,发现采用混合工质后换热器中冷热流体的温度匹配性能明显变好,其中R245fa/RC270(0.88/0.12)温度匹配最佳。

从T-Q图分析几种余热回收方式的热力学性能

提出将回热器与热泵相结合的方式对温度为60℃工业余热资源进行回收,并将25℃的生水加热至90℃。通过对该系统、单独回热器以及单独热泵的余热回收系统的热力学性能进行理论分析与比较,结果表明采用这种热泵与回热器结合的方式具有更好的热力学性能。按一次能源利用率折,该系统产生单位质量热水的耗能相对于后两者分别减少73.4%和48.9%。同时基于对生水加热过程的T-Q图进行分析,发现回热器和热泵相结合加热冷水的方式其(火积)耗散有很大的降低,这是因为该系统中冷水加热过程采取了梯级加热的方式,使得冷热源之间的温度匹配性更好,降低了传热过程的不可逆损失,有利于提高系统的热力学性能。