平板型太阳集热器优化研究

基于热力学第一、二定律,采用拉格朗日条件极值法,以平板型太阳集热器的效率为目标函数,对平板型太阳集热器进行优化,在给定集热器结构参数以及环境条件的情况下,得到优化后的工质质量流量、进口温度以及效率。实验结果与计算结果吻合较好。讨论工质质量流量、工质进口温度、太阳辐射强度以及环境温度对效率的影响。对优化前后的效率进行比较,结果显示优化后的效率有显著提高。

直通式太阳能真空管集热器热性能分析

通过对直通式太阳能真空管传热模型的分析,在导出单根带翅片与不带翅片的直通式太阳能真空管的总热损失系数、效率因子、热迁移因子和瞬时效率的基础上,建立了直通式太阳能真空管的性能预测模型;针对由多根并联、顺流布置的直通式太阳能真空管组成的平行流集热器,对比计算了带翅片与不带翅片两种真空管及由其组成的集热器的瞬时效率。结果表明,在工质流量,进口温度,环境温度等条件相同的情况下带翅片的直通式太阳能真空管以及由其构成的集热器的瞬时效率分别比不带翅片的太阳能真空管及集热器提高很多;并联直通式太阳能真空管间的流量分配不均匀性致使集热器的整体效率低于单根真空管的瞬时效率。

低温废气余热驱动有机朗肯循环的优化

采用热力学关联式计算工质的蒸发压力、蒸发焓及液体比体积等热力性质,基于对废气余热驱动有机朗肯循环系统的分析,建立循环性能的预测方法。结合数学规划理论,建立有机朗肯循环的优化数学模型,以效率或净输出功率为目标函数,用内罚函数和黄金分割搜索优化算法对示例进行参数优化。结果表明,经优化后系统的输出功率增加近两倍。通过对影响循环热效率和效率主要参数的研究表明,有机朗肯循环的性能主要受工质的热物性、废气温度和比热容、蒸发器传热夹点温差及透平进汽温度的影响。

中低温地热发电有机朗肯循环工质的选择

为了筛选出适合于中低温地热发电有机朗肯循环的较优有机工质,采用热动循环的分析方法及PR状态方程计算以10种干流体有机工质为循环工质的中低温地热发电有机朗肯循环的效率及其余主要热力性能.结果表明,总体来看,随着循环工质临界温度的升高,蒸发压力、凝结压力、输出功率及效率呈下降趋势,而循环热效率及地热流经换热后的排放(或回灌)温度呈上升趋势.以R227ea(七氟丙烷)作工质的有机朗肯循环系统输出功率及效率最高,蒸发压力及凝结压力均处于较合适的范围,R227ea是中低温地热发电有机朗肯循环较理想的工质.

工质R123和R245fa的有机朗肯循环热力性能

在回收热量一定的条件下,运用热力学第一定律建立了有机朗肯循环热力分析模型,基于蒸发参数法展开了工质R123和R245fa的优选研究。计算结果表明:相同蒸发参数下,工质R123的循环热效率高于工质R245fa;相同蒸发温度下R123具有低压特性,这有利于系统的安全运行。从工质的环保性和热力性能来综合考虑,认为工质R123优于工质R245fa。

ORC直接接触式蒸发器传热性能研究

为分析低温余热发电ORC直接接触式蒸发器内分散相在连续相中的传热性能,分别选用新型环保有机工质R245fa和THERMINOL66导热油作为分散相和连续相,进行ORC直接接触式蒸发器传热性能的研究,分析了初始传热温差、工质体积流量和导热油质量流量对ORC直接接触式蒸发器容积传热系数的影响.结果表明:容积传热系数随着传热时间的增加先呈增大趋势,然后逐渐减小并趋于平稳,但大于传热开始阶段的容积传热系数;在工质体积流量和初始传热温差为定值的情况下,为获得较大的容积传热系数,导热油质量流量应控制在较小的范围内.

变温热源驱动非共沸混合工质ORC换热器温度匹配性能评价方法

在对变温热源驱动非共沸混合工质ORC(有机朗肯循环)换热器中冷热流体温度匹配性能分析的基础上,提出了用于评价非共沸混合工质ORC换热器中冷热流体间温度匹配性能的指标DMPC(温度匹配指标的标准偏差).采用该指标对换热过程进行所得的结果与采用热力学第二定律的分析结果具有一致性,即当指标DMPC增大,换热器中的额外熵产增加,效率升高,而当指标DMPC减少,换热器中的额外熵产降低,效率下降.该评价指标还可作为优化非共沸混合工质ORC换热器中冷热流体温度匹配性能的目标函数,便于进行变温热源驱动ORC非共沸混合工质的组元匹配及配比优化.

蒸汽压缩式热泵的有限时间热力学分析及优化

基于有限时间热力学理论,在保持无因次制热率RQ为定值的条件下,建立了使得无因次熵产率σs最小的最佳温差分布模型,并分析了热泵机组中用无量纲参数表征的冷热端传热温差x、y,外界高低温热源温差α和冷热端传热性能比β对系统性能的影响.结果表明:在不增加传热温差所造成的不可损失的前提下,可采用增加β的方法来提高制热率,如增大冷凝器面积或传热系数;在冷凝器与蒸发器传热性能及制热率确定的情况下,为减小不可逆损失应提高高温热源温度.

稻壳与木屑燃烧和灰结渣特性对比分析

分别从稻壳和木屑的工业分析和热重试验分析其着火特性和燃烧特性,再以稻壳和木屑分别在600、800℃成灰灰样为研究对象,通过射线荧光(XRF)、X射线衍射(XRD)进行研究分析,从微观角度对稻壳、木屑燃烧和灰熔融特性进行深入研究。研究发现:稻壳比木屑更难于着火,其着火温度高且燃烧性能差。XRD分析数据显示:稻壳在600℃下成灰灰样未成晶相,在800℃下成晶相较好,其物相以石英和方石英为主,存在少量莫来石晶体;600℃下制成的木屑灰中主要存在SiO_2、CaO和CaCO_3,而800℃下制成的木屑灰中SiO_2和CaCO_3,两种灰中还存在少量CaSO_4、K_2SO_4、Al_2O_3等晶相结构。XRF分析数据显示:稻壳灰中SiO_2含量较高,而木屑SiO_2和CaO含量较高,木屑和稻壳含有少量K碱金属,600℃下制成的灰中含有少量Cl元素,而800℃下未检测出Cl元素。稻壳和木屑中硅铝比较大,碱金属含量较低,根据煤炭标准的综合判别指数分析得出,稻壳和木屑在600、800℃成灰灰样结渣均较严重。

低温地热发电有机朗肯循环的优化

采用(火用)分析方法及PR状态方程,建立了低温地热发电有机朗肯循环的工质优选及主要参数优化热力学方法。比较计算了以10种干流体有机工质为循环工质的低温地热发电有机朗肯循环的输出功率、(火用)效率及其余主要热力性能。结果表明,低温地热发电有机朗肯循环的性能极大地受工质的物性及蒸发温度的影响。总体来看,随着工质临界温度的升高,输出功率及(火用)效率呈下降趋势,而热效率及地热流经换热后的排放(或回灌)温度呈上升趋势。R227ea是低温地热发电有机朗肯循环较理想的工质,以其作工质的有机朗肯循环系统的输出功率及(火用)效率最高,蒸发压力及凝结压力亦处于较合适的范围。低温地热发电有机朗肯循环存在最佳蒸发温度,在最佳蒸发温度下的系统可获得最大的输出功率及(火用)效率。

复合抛物面太阳能集热器热性能分析

对真空管式复合抛物面太阳能集热器的传热模型进行了分析,在总热损失系数、效率因子、热迁移因子和瞬时效率表达式的基础上,建立了有盖板带翅片的复合抛物面集热器性能预测模型,并对有盖板和无盖板两种类型接收器的集热器进行了瞬时效率的对比计算.结果表明:当集热介质与外界环境间温差较小时,在相同辐射强度的情况下,有盖板带翅片的复合抛物面集热器的集热效率反而比无盖板的复合抛物面集热器的集热效率低;而当集热介质与外界环境温差增加到一定程度时,有盖板带翅片的复合抛物面集热器显示了其集热效率高的优点.

基于R124/DMAC为工质的压缩吸收式制冷系统的性能分析

吸收式制冷能够利用工业余热进行制冷,但存在不能高效利用100℃以下废热的问题。本文以压缩吸收式制冷系统为研究对象,采用新型制冷工质对R124/DMAC,对不同发生压力、发生温度和冷凝温度下系统性能的变化规律进行研究,并与传统氨/水制冷系统的性能进行比较。结果表明影响系统制冷系数(COP)、?损和?效率的主要因素是发生温度和发生压力,在相同冷凝温度下,R124/DMAC制冷系统的最佳发生压力为600k Pa,最佳发生温度为75℃;而氨/水制冷系统的最佳发生压力为1100k Pa,最佳发生温度为100℃,采用新型制冷工质对能够有效地利用更低品位的热源进行制冷,同时系统的安全性更高。

双压膨胀有机朗肯循环中低温余热发电系统的热力性能

基于热力学第一定律与第二定律分析法,结合动量定理与质量守恒定律构建一种双压膨胀有机朗肯循环(ORC)中低温余热发电系统热力性能的预测模型,研究热源温度、蒸发温度、夹点温差、闪蒸压力、循环倍率、喷射压缩器引射流体在混合室进口的马赫数、工质泵、向心透平及螺杆膨胀机的等熵效率对系统的净输出功率、热效率、余热利用率及?效率等热力性能的影响。结果表明,系统的净输出功率与?效率随着热源温度、蒸发温度、循环倍率及透平等熵效率的增大而升高,但随着夹点温差、闪蒸压力的增大而降低;系统的热效率随着蒸发温度、闪蒸压力及透平等熵效率的增大而升高;系统的余热利用率随着热源温度、循环倍率的增大而升高,但随着蒸发温度、夹点温差、闪蒸压力的增大而降低。当循环倍率k=2时系统的净输出功率、?效率及余热利用率分别比常规单级ORC系统绝对提高了230.9kW、10.1%和17.9%。

降低再热能耗的空调热回收系统分析

为降低一次回风全空气空调系统空气处理机组再热能耗,提出两种改进空调热回收系统,分别是混风热回收系统和新回风热回收系统。基于空调系统空气处理流程的分析,结合热力学第一定律、空气处理机热质传递方程,建立了这两种空调热回收系统能耗的计算模型。在此基础上,以昆明地区为例,考察了空调室外新风参数、空调区域热湿比、新风量及送风量等主要因素对热回收系统能耗与效率的影响,并与常用回风热回收系统和一次回风系统进行了比较。研究结果表明,在温和地区采用新提出的两种热回收系统均比一次回风系统节能60%左右,消除了一次回风全空气系统存在的"冷热抵消"现象;新提出的两种热回收全空气系统能有效减少换热器初投资,缩短热回收设备投资回收期。

昆明地区冬季空调不加湿对室内空气参数的影响

基于质量守恒方程,导出了冬季空调不加湿时室内空气含湿量的计算公式,综合考虑影响含湿量的主要因素,得出冬季空调不加湿时应满足的条件,并考察了昆明地区具有代表性空调房间冬季空调不加湿时室内相对湿度是否满足设计要求。结果表明:在昆明地区冬季空调不加湿时,商场的相对湿度高于设计要求,需要除湿;酒店多功能厅及餐厅空调系统不加湿亦可达到设计要求;而影剧院、酒店客房的相对湿度低于设计要求,空调系统必须加湿。

冬季空调不加湿对室内参数的影响

基于质量守恒方程导出了冬季空调系统不加湿时房间内的含湿量计算式,综合考虑影响室内含湿量的主要因素,得出冬季空调可以不加湿时应满足的条件,考察了中国典型气候区代表性空调房间冬季空调不加湿时室内相对湿度能否满足设计要求。研究表明:中国各地区的商场,夏热冬冷地区的餐厅及三星级及以下酒店多功能厅,夏热冬暖地区的影剧院、办公室、酒店客房及多功能厅、餐厅,温和地区的办公室、三星级及以下酒店客房、酒店多功能厅及餐厅空调系统不加湿即可达到设计湿度要求;严寒地区及寒冷地区的影剧院、办公室、酒店客房、酒店多功能厅及餐厅,夏热冬冷地区的影剧院、办公室、酒店客房、四星级及以上酒店多功能厅以及温和地区的影剧院、四星级及以上酒店客房等房间的空调系统必须加湿才能达到设计要求。

TiO2-R123纳米制冷剂管内流动沸腾传热特性

目前对纳米制冷剂流动沸腾传热的研究较少且存在矛盾的结论。为促进纳米制冷剂的开发应用,通过"两步法"制备体积浓度0.02%,0.04%和0.08%的TiO2-R123纳米制冷剂,在验证其悬浮稳定性的基础上,考察粒子浓度、干度和质流密度对纳米制冷剂水平管内流动沸腾传热系数的影响,分析其内在机理,结合实验数据建立纳米影响因子和传热系数的关联式。结果表明:添加TiO2纳米粒子提高了R123的流动沸腾传热系数,当粒子浓度为0.08%、质流密度为200kg/(m2·s)、干度为0.507时,传热系数最多可提高27.3%。纳米粒子的强化作用随粒子浓度非线性增加、随质流密度的增加而降低,不同质流密度下存在对应的最优干度使粒子强化传热作用最强。现有的纯工质传热模型无法有效预测纳米制冷剂传热系数,提出的纳米影响因子无量纲关联式的计算值与实验值偏差在±15%以内,关联式与Liu-Winterton模型组合计算得到的纳米制冷剂传热系数与实验值的平均绝对误差为14.16%,计算精度满足要求。

烟气余热驱动复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统热力学分析

文章构建了复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统模型,并利用该模型对复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统的热力学性能进行分析,得到了高温级循环质量流量、低温级循环质量流量、冷却水质量流量、高温级循环净输出功率、低温级循环净输出功率、冷却水泵功耗和系统净输出功率等随工质摩尔组分的变化规律。分析结果表明,高温级循环蒸发泡点温度和高温级蒸发器夹点位置会影响复叠式非共沸工质有机朗肯循环各项性能参数随工质摩尔组分的变化趋势,当高温级循环混合物中环戊烷的摩尔组分为0.8,低温级循环混合物中异丁烷摩尔的组分为0.1时,复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统的净输出功率达到最大值,为92.79 kW,比复叠式纯工质有机朗肯循环系统提高了3.83%。

基于热力学第二定律的ORC蒸气发生器性能优化

为了更深入地研究低温余热驱动ORC系统的设计与优化,建立了有机朗肯循环蒸气发生器主要热力性能计算模型,基于热力学第二定律,以蒸气发生器单位换热面积工质?升作为性能优化目标函数,选取了R245fa作为循环工质,在给定烟气进口温度以及保证循环工质在蒸气发生器出口为饱和蒸气条件下,对不同工况下的工质质量流速进行优化,并分析了在一系列换热管管径下,烟气入口温度、工质入口压力、管外对流传热系数、单根换热管烟气质量流量对目标函数及工质最优质量流速的影响。结果表明:工质入口压力与管外对流传热系数对最优工质质量流速影响显著,随着工质入口压力与管外对流传热系数的增大,最优工质质量流速增大,对应的换热管径减小;而烟气入口温度、单根换热管烟气质量流量对最优工质质量流速影响甚微。

基于PyroSim的木结构建筑防火间距探讨

以丽江古城某拟建项目为研究对象,采用PyroSim火灾动态模拟软件对木结构建筑防火保护距离进行研究。分析了不同防火保护距离、不同防火保护措施条件下的火灾蔓延情况。结果表明,防火间距对火灾蔓延有重要影响,当防火间距小于10 m,且不设防火保护措施时,易发生火灾蔓延;当加设防火保护措施(水幕系统、喷淋灭火系统、防火涂料)时,能够在保证安全的前提下,适当减小木结构建筑的防火间距;木结构建筑挑出部分为易着火点,应当加强防火保护。