半导体多级制冷器设计的火用效率分析

对半导体多级制冷器不同的设计方法作了介绍,提出了最大火用效率分析的设计方案,导出了各种设计方案的设计公式。建立了半导体单级到四级制冷器的数学模型,并进行数值计算。通过对各种设计方法的理论分析,指出了采用最大火用效率设计的独特之处及得出了半导体多级制冷器设计的一些重要结论。

预热型S-CO_(2)布雷顿循环(火用)效率分析与优化

预热型超临界二氧化碳布雷顿循环在燃气轮机余热回收应用领域中具有较高的发展潜力,对其开展性能分析与优化研究具有重要意义。应用有限时间热力学理论,建立变温热源条件下存在有限温差传热、不可逆压缩、不可逆膨胀等不可逆因素的预热型超临界二氧化碳布雷顿循环模型,并对其进行数值模拟;分析工质质量流率、压缩机和透平效率、压比、换热器热导率以及分流系数对循环(火用)效率的影响;在总热导率一定的约束下,以(火用)效率最大为目标对预热器、加热器、回热器和冷却器的热导率分配比进行优化。结果表明:随着工质质量流率的增大,可通过降低加热器和回热器热导率、提高冷却器和预热器热导率的方式提升循环(火用)效率,且在考虑4个换热器热导率分配比的情况下,(火用)效率最大所对应的工质质量流率范围在92~95kg·s^(-1),功率可达到11.8~12.05MW;经由优化后,循环(火用)效率相比于初始设计点可提高17%以上,其所对应的循环热效率可达到34%以上,循环净功率可达到10.98MW以上。模型具有一定的普适性,研究结果可为实际工程装置的设计与运行提供理论指导。

对几种热力系统的热效率与(火用)效率的分析

分析了几种热力热备的热效率和(火用)效率,以一次能源投入为基准,计算分析了几种工业及民用热力系统的热效率及(火用)效率,指出对热力系统应该用热效率和(火用)效率进行全面分析,合理进行能源分布,以实现能量的梯级利用,达到最好的节能效果。同时指出第一类吸收式热泵和第二类吸收式热泵是实现能源梯级利用、节能降耗的有效手段。

热泵-环境大系统能量效率与效率分析比较

目的对热泵-环境大系统运行的效率进行分析比较,找出大系统的能量效率(COP)值与效率(η)值在评价热泵-环境大系统中的差异.方法对计算实例进行COP分析和η分析.结果给出了热泵-环境大系统的COP值、η和损失率(Ω)随冷凝温度以及随蒸发温度变化的曲线图.得到COP与η在分析热泵-环境大系统的差异.结论η和Ω值在评价热泵-环境大系统中比COP评价具有许多优势.提倡采用η和Ω来评价一个热泵系统运行的可用能效率.

烧结余热回收系统效率计算及参数动态优化

针对烧结余热回收存在的余热利用率不高、生产不稳定的难题,采用分析方法对某钢铁厂烧结余热回收系统进行研究,建立了评价系统运行效率的效率模型,并对不同运行工况下系统效率进行了计算分析.在此基础上,建立效率优化模型,并通过粒子群算法进行求解.根据不同入口余热资源量动态地调整蒸汽参数设定值,从而增加系统对变工况运行环境的适应能力.基于工业运行数据的仿真结果表明,动态优化法可使烧结余热回收系统的（火用）效率提高4%-11%.

聚光太阳能PV/T空气集热器能量和(?)效率分析

文中建立了带有散热翅片的复合抛物面聚光太阳能PV/T空气集热器内部传热过程的一维稳态数学模型,对传热过程进行了数值模拟,对集热器热、电、(火用)和净电效率进行了计算。分析了空气质量流量、入射光强度、风速对集热器的空气温度及系统各效率的影响。结果表明:随着入射光强度的增加,空气进出口温差、热和(火用)效率是增大的,而电效率则有所降低。随着空气流量的增加,系统的净电效率和进出口温度差是降低的。通过计算可知集热器的(火用)效率在18%～11%,热效率可达65%,净电效率低于2%,并明显受空气质量流速的影响。

燃料可燃组分变化对BC/IGCC燃气轮机燃烧室效率的影响分析

通过对生物质气、煤气及不同比例生物质气和煤气混合气体组成可燃成分对B/IGCC(或BC/IGCC)燃气轮机燃烧室效率影响的计算,定性地分析了燃料可燃组分对燃烧室效率的影响规律。结果表明:生物质燃料气比高、中、低热值煤气在燃烧室中的效率都高;燃料组分的相对含量对效率的影响程度较大,当H2体积百分含量在某一范围内时,燃料组分中CO的相对含量对燃烧室效率的影响程度比H2的影响大,在相同体积百分含S量条件下,CO在燃烧室中的效率比CH4高,在燃气轮机初温的提高受限的条件下,将含C量相同的燃料转化为CO气体比转化为CH4更有利于提高燃烧室效率。

闭式内可逆回热布雷顿热电冷联产装置(火用)分析

应用有限时间热力学理论和方法建立了闭式内可逆回热布雷顿热电冷联产装置模型,导出了装置无量纲(火用)输出率和效率的解析式。通过数值计算分析了回热器热导率对(火用)输出率和(火用)效率的影响,发现存在临界压比,同时优化了压比,研究了热电比、制冷和供热温度等设计参数对最优(火用)输出率和(火用)效率以及相应最佳压比的影响,发现最优(火用)输出率时的设计压比要大于最优(火用)效率时的设计压比,最优(火用)输出率和(火用)效率均随冷用户温度的升高而减小,分别存在最佳的热用户温度使(火用)输出率和(火用)效率取得最大值,热用户温度对装置最优(火用)性能的影响比冷用户温度更为明显。

基于[火用]分析的CO_(2)压缩液化能耗分析及新工艺

在各种二氧化碳捕获技术中,有机胺吸收是当下应用最广泛且最可靠的选择。将液化天然气冷能与二氧化碳压缩液化工艺相结合,一方面可以解决液化天然气冷能利用问题,另一方面也可以直接获得液化二氧化碳所需要的低温,降低能耗。提出一种将液化天然气冷能应用于化学吸收法捕集的二氧化碳压缩液化新工艺,采用有机胺吸收捕集到的高体积分数二氧化碳原料气,运用Aspen Hysys软件,利用Peng-Robison状态方程,对工艺流程进行模拟。探究了传统压缩工艺与泵送压缩工艺的系统性能,发现在泵送工艺下,系统单位质量能耗可由931.65 kJ降低到892.61 kJ,系统[火用]效率从63.28%上升到63.67%,单位质量耗水量从3.84 kg降低到3.01 kg。在此基础上,对泵送工艺进行优化,根据换热介质串联方式的不同,提出了5种优化流程,在最佳优化流程下,系统单位质量能耗为892.60 kJ,系统[火用]效率从63.67%提高到64.10%,单位质量耗水量从3.01 kg降低到2.44 kg。最后对最佳优化流程进行级间冷却温度、换热介质流量的系统敏感性分析,结果表明,级间冷却温度越低,系统能耗越低,[火用]效率越大,10℃时,单位质量能耗最低为879.5 kJ,系统[火用]效率最大为65.5%;换热介质流量对系统能耗影响不明显,但系统[火用]效率随换热介质流量增大而增加,且液化天然气质量流量对系统[火用]效率影响更大,水质量流量为8000 kg/h、液化天然气质量流量为1000 kg/h时,系统[火用]效率最大为68.91%。

LNG船蒸汽轮机热效率的分析计算

以中国第一艘液化天然气船"大鹏昊"的主推进动力装置为例,以黑箱分析模型为基础建立数学模型,分析该机组在最大输出功率、最大连续额定输出功率时蒸汽轮机的(火用)效率变化规律,为提高蒸汽轮机的经济性和节能减排提供理论依据。

给水泵汽轮机转速变化对其效率的影响

为提高给水泵汽轮机的经济性,基于VB编程及Matlab优化,通过现场采集的给水泵汽轮机运行数据,采用热平衡方法及火用方法对给水泵汽轮机进行了分析。根据能量守恒原理和火用平衡方法计算出小汽轮机的热效率、火用效率以及泵组热效率,得出机组在不同转速下运行时,给水泵汽轮机的效率与转速之间的定性关系。对实测数据和计算数据进行了误差分析,证明了该计算方法的正确性,且得出给水泵汽轮机热效率最高时小汽轮机的入口压力。

火电机组余热梯级供热技术的综合分析

针对传统供热技术平均(火用)效率低的问题,提出了乏汽余热梯级供热技术。该技术有效地利用了机组乏汽余热,并减少了汽轮机的冷源损失,避免了中排抽汽参数过高造成的能量损失,提高了机组供热经济性。以某电厂为例,本文基于热力学定律与单耗分析理论,建立了乏汽余热梯级供热系统的单耗分析模型,应用该模型对其进行了(火用)分析和附加燃料单耗分析,为节能降耗提供了理论依据。分析结果表明,发电煤耗率由改造前的249.69g/(kW·h)降低到149.9g/(kW·h),降低了99.79g/(kW·h),机组供热负荷较由改造前的788.4MW增加到1673.9MW,增加了885.5MW;改造后传热温差在非严寒期只有7℃、严寒期为26.94℃,比改造前大幅降低;在非严寒期和严寒期,加热器蒸汽入口平均比(火用)比改造前分别降低了524.73kJ/kg、418.2kJ/kg,供热系统的平均(火用)效率比改造前分别提高了51.35%、32.58%,供热系统的平均附加燃料单耗分别为3.11g/(kW·h)、7.98g/(kW·h)。可见通过"乏汽余热梯级供热技术"改造后,节能效果显著,该技术具有广阔的推广应用前景。

油田注汽锅炉效率计算及节能潜力分析

针对河南油田注汽锅炉运行热效率已达87%,用传统的热力学第一定律已无节能潜力可挖的问题,运用热力学第二定律对油田注汽锅炉进行了 效率计算并对其影响因素进行的分析。测算分析表明,在注汽锅炉运行热效率已达87%时,其效率仅为42%,通过对锅炉 效率计算结果分析,找到了提高锅炉运行效率的有效途径。

中温闭式热泵干燥消防水带系统的(火用)分析

通过(火用)分析的方法分析以R134a为制冷剂的中温闭式热泵干燥消防水带系统的性能,对比研究不同干燥温度下系统COP、单位能耗除湿量、(火用)损失以及(火用)效率的变化情况,确定系统最佳干燥工况。结果表明:随着干燥温度的提高,干燥时间逐渐变短,系统COP逐渐降低,总(火用)损失降低,(火用)效率随之增加。在干燥温度为65℃时系统总耗电量达到最小值,为3.01 kWh。此时单位能耗除湿量(SMER)达到最大,为0.537 kg/kWh。系统(火用)效率在干燥温度为60℃时达到最大,为44.2%,比干燥温度为40℃的最低(火用)效率提高87.3%。

蓄热器在锻造工业中的应用效率分析

从能源利用角度分析,我国锻造工业存在三大问题。一是锻造加热炉热利用率低,排 温度高,流量波动性大;二是工业锅炉效率低,负荷波动;最后是蒸汽锤乏汽未利用全部损失了。波动是锻造工业的显著特点,应用蓄热技术来协调蒸汽用量波动问题是比较理想的方法之一,但如何使蓄热技术在该领域应用得经济合理,还不是个简单问题。必须对系统进行热效率和(火用)效率分析,才能得到正确结论。 蓄热技术在锻造工业中应用有三什方式。本文只结合作者的试验,论述直接平衡系统热效率可提高4.75～15％,(火用)效率得到保障的情况。

基于遗传算法的双压氢液化流程性能优化研究

由于液氢具有储氢密度高等显著优势,因此氢液化技术是实现氢大规模化应用的关键技术之一。构建了双压Claude循环的氢膨胀制冷氢液化循环流程,调用Refprop软件物性库确保物性数据的准确性,利用遗传算法以总比功耗为优化目标,开展了氢液化流程热力参数设计与优化。优化后流程氢液化率达到6.5 t/d,液氢产品仲氢含量95%,总比功耗为10.53 kW·h/kg,流程(火用)效率为35.72%。给出了低温各部件(除却压缩机和水冷器部分)的(火用)损失分布和各部件(火用)损失占比;可为大型工业级氢液化装置研制提供参考。

熔盐储热耦合压缩空气储能系统经济性分析

压缩空气储能作为一种大规模物理储能技术,广泛应用于可再生能源消纳和电网削峰填谷。设计了一种耦合熔盐储热的压缩空气储能系统,采用Ebsilon软件对复合系统进行建模仿真。基于该储能系统对外供应热水、蒸汽、电能的工况,研究不同系统运行模式下的?效率、热效率以及经济性。结果表明:复合系统在储气压力为7 MPa、排气温度系数为1.96时系统?效率最高,达到64.98%;在储气压力12 MPa时系统热效率最高,达到91.55%;在热汽电三联供应用场景下,最佳储能时长为6 h,储气压力为7、12 MPa时,最优发电时长分别为6、8 h;该研究可为耦合熔盐储热压缩空气储能热电联供提供理论指导。

蓄热式压缩空气储能系统变工况特性

接入可再生能源和电网负荷波动、环境条件改变及系统自身特性等因素使压缩空气储能(compressedairenergy storage,CAES)系统长期处于变工况运行状态。对目前先进的蓄热式压缩空气储能(CAESwiththermalstorage,TS-CAES)系统进行变工况特性研究,建立完善的部件及系统整体变工况模型,并为充分分析其变工况过程,将系统分为压缩段、膨胀段和系统整体3个层面,且采用多种(火用)效率评价压缩段和膨胀段。揭示了质量流量、功率、(火用)效率、热水温度、排水温度、各级压比/膨胀比、换热器温差/压损等关键参数在储能/释能过程中的变化规律。发现滑压较定压运行系统效率提高了2.08个百分点。

生物质气化特性研究及分析

为了提高生物质能的利用效率以及生物质气化合成气的品质,基于AspenPlus模拟平台,以松木、玉米秸秆和木屑为气化原料,对生物质气化特性进行了研究并对气化过程进行了分析。计算了空燃比为0.7～2.3、生物质含水率为30%条件下的气化炉运行温度、合成气低位热值和效率等主要气化过程性能指标,并通过提高气化剂温度、干燥生物质原料等方法对生物质气化过程进行了优化分析。结果表明,生物质种类及其含水率对气化过程性能有较大的影响;降低生物质含水率、提高气化剂温度有利于提高气化过程的效率和合成气低位热值。

循环冷却水余热回收供热节能分析

分别采用低温循环冷却水和水源热泵供热技术,对某660MW机组热力系统排汽凝结热回收利用,消除凝汽器冷源损失。分析表明:原热力系统的主要热损失发生在凝汽器,占燃料输入热量的47.1%,机组燃料利用系数仅为40.1%,回收利用循环冷却水余热可以大幅度提高电厂能源利用率;采用低温循环冷却水供热技术,机组燃料利用系数为87.2%,发电功率减少了31MW,系统火用效率为53.9%;采用水源热泵供热技术,电厂燃料利用系数为87.1%,发电功率增加了23MW,系统火用效率为42.6%。