Synthesis of SAPO-34/graphite composites for low temperature heat adsorption pumps

Low temperature heat adsorption pumps represent the innovative cooling systems, where cold is generated through adsorption/desorption cycle of water by a suitable adsorbent with good adsorption and high thermal conductive properties. In this work, the hydrothermal synthesis of zeolite SAPO-34 on thermal conductive grapbitic supports, aiming at the development of highly pertbrming adsorbent materials, is reported. The synthesis was carried out using as-received and oxidized commercial carbon papers, and graphite plate. Composites were characterized by XRD, SEM and also by a thermogravimetric method, using a Cahn microbalance. The water adsorbing capacity showed typical S-shape trend and the maximum water loading was around 25 wt%, a value close to water adsorption capability of pure SAPO-34. These results are very promising for their application in heat adsorption pumps.

A review of low-temperature heat recovery technologies for industry processes

The amount of low-temperature heat generated in industrial processes is high,but recycling is limited due to low grade and low recycling efficiency,which is one of the reasons for low energy efficiency.It implies that there is a great potential for low-temperature heat recovery and utilization.This article provided a detailed review of recent advances in the development of low-temperature thermal upgrades,power generation,refrigeration,and thermal energy storage.The detailed description will be given from the aspects of system structure improvement,work medium improvement,and thermodynamic and economic performance evaluation.It also pointed out the development bottlenecks and future development trends of various technologies.The low-temperature heat combined utilization technology can recover waste heat in an all-round and effective manner,and has great development prospects.

Novel Radiation-Adjustable Heating Terminal Based on Flat Heat Pipe Combined with Air Source Heat Pump

The electrification of building heating is an effective way to meet the global carbon target. As a clean and sustainable electrified heating technology, air-source heat pumps (ASHPs) are widely used in areas lacking central heating. However, as a major component of space heating, heating terminals might not fit well with ASHP in order to achieve both intermittency and comfort. Therefore, this study proposes a novel radiation-adjustable heating terminal combined with an ASHP to achieve electrification, intermittency, and better thermal comfort. Radiant terminals currently suffer from three major problems: limited maximum heating capacity, inability to freely adapt, and difficulty with combining them with ASHPs. These problems were solved by improving the structural design of the novel terminal (Improvement A–E). Results showed that the maximum heating capacity increased by 23.6% and radiation heat transfer ratio from 10.1% to 30.9% was provided for users with the novel terminal. Further, new flat heat pipe (FHP) design improved stability (compressor oil return), intermittency (refrigerant thermal inertia), and safety (refrigerant leakage risk) by reducing the length of exposed refrigerant pipes. Furthermore, a new phased operation strategy was proposed for the novel terminal, and the adjustability of the terminal was improved. The results can be used as reference information for decarbonizing buildings by electrifying heating terminals.

超低温空气源热泵与太阳能供热系统在寒冷地区的优化应用

为了加强对环境的保护,推动可持续发展社会的建设,超低温空气源热泵联合太阳能供热系统被研发出来。该联合系统的应用极大地缓解了当前能源紧张的问题,同时对降低环境污染、提高能源利用率、降低供暖成本也有着积极的作用。基于此,围绕超低温空气热源泵与太阳能供热系统展开论述,对当前超低温空气源热泵与太阳能联合供热系统结构进行分析,剖析其中所存在的问题,同时针对问题提出超低温空气源热泵与太阳能供热系统的优化方案,将其应用于北方寒冷地区的一建筑当中,并对应用效果进行分析。

驱动源及低温热源双向梯级利用热泵工艺研究

为提高一次能源利用效率,针对大庆油田吸收式热泵余热提取工艺进行了改进,采用驱动源和低温热源双向梯级利用热泵工艺,提高了能源利用效率。传统热泵工艺COP为1.7,采用双效梯级利用工艺COP达到2.7。双向梯级利用热泵工艺为耦合蒸汽直拖离心式热泵和蒸汽驱动吸收式热泵对余热余压梯级利用的工艺流程,利用中温中压蒸汽梯级驱动两级热泵,充分发挥了蒸汽的做功能力;同时梯级提取含油污水低温余热,使含油污水温度从35℃降至21℃,传统热泵工艺从35℃降至25℃。综合能源利用效率较传统热泵工艺提高了50%。

冷凝器面积对空气源热泵制热性能的影响研究

目的研究低温条件下空气源热泵的烘干性能。方法论文主要采用焓差法研究在换热面积和室外温度(温度为7、−12、−20℃,相对湿度为65%)不同时,空气源热泵的制热量、输入功率、能效等性能。结果在7℃环境中,增加室内侧换热器面积,热泵的制热量提高了19%,系统能效提升了14%,但输入功率增加了5%;在−12~−20℃环境中,增加室内侧换热器面积,热泵的制热量提升了5%,系统能效提升明显,最大可提升27%,输入功率最大降低为17%。结论增加室内侧换热器面积,系统焓差降低,但是能提高系统在低温下的循环风量,制热性能更加优异。

煤矿瓦斯抽采液环真空泵新型降温及余热利用方法研究

瓦斯抽采液环真空泵温度高是导致其运行效率低和使用寿命短的重要原因。基于液环泵无用功耗散理论,定量分析了泵的产热-散热机理,提出了基于低温热泵的瓦斯抽采泵智能降温及余热利用技术,并搭建了工程试验系统,研究了进液温度、工作液流量、环境温度等参数对系统降温效果的影响。以李村煤矿2BEC87型瓦斯抽采泵为试验对象,在吸气负压为-53 kPa、进液流量为10 m3/h时,进液温度可由35℃降至16℃,运行温度由54℃降至45℃,降温效果显著;抽采泵运行效率提高了7%以上。

面向药材贮藏的热泵干燥系统实验研究

目的针对药材贮藏前传统干燥处理方法效率低,药材易变质,处理能耗高,不利于药材高品质贮藏等问题,优化药材干燥处理方法至关重要。方法采用真空低温干燥技术,设计一套以真空干燥箱为传质系统进行低温干燥的热泵干燥处理系统。系统包含基于热泵压缩机驱动的真空低温干燥系统、真空泵、变频风机等设备,通过对其进行干燥性能实验研究,分析获得热泵冷凝温度、空气入口风速以及空气入口温度对该系统干燥性能的影响。结果在环境真空压力−40~0 kPa实验条件下,热泵真空低温干燥系统的干燥量、干燥效率、传质系数及传热系数最大值分别为3.96 kg/h、44.19%、3.75 g/(m^(2)·s)、3.25 W/(m^(2)·℃),析湿过程传质系数及传热系数最大值分别为44.51 g/(m^(2)·s)及36.03 W/(m^(2)·℃),热泵系统最大能效为6.08。对实验数据进行回归分析,得到热泵真空低温干燥系统干燥效率模型,模型计算值与实验值的最大偏差在±21%以内,平均偏差为9.18%,预测效果较好。结论相较于常压下热泵低温干燥技术,基于真空低温干燥技术的热泵干燥系统能够有效提高药材干燥效率,降低药材干燥处理过程中的能源消耗,为药材高品质贮藏提供保障。

阵列低环温空气源热泵外流场模拟研究

建立了无墙面阻碍和有墙面阻碍情况下低环境温度空气源热泵六列四行的阵列物理模型,对以261.15 K为名义工况下的空气源热泵外环境流场进行三维数值模拟。对比研究不同水平风速下蒸发器换热面入口空气温度和换热量,分析冷风回流现象对低环温空气源热泵传热性能的影响,指出最恶劣工况机组的位置。环境风存在阻碍风机出口冷空气的扩散,使风机出口偏转角增大,导致冷空气在风机上部堆积,阵列内部以及背风侧的机组冷风回流现象更加明显。结果表明:当机组横向间距为0.6 m时,水平风速分别从0 m/s增至5 m/s,阵列机组最低入口空气温度比环境温度低2.44~3.69 K,平均换热量下降1%~6.2%,平均入口空气温度比环境温度低0.78~1.57 K;当机组距墙间距为0.6 m时,水平风速分别从0 m/s增至5 m/s,阵列机组最低入口空气温度比环境温度低3.51~4.14 K,平均换热量下降5.9%~11.5%,平均入口空气温度比环境温度低1.29~1.98 K。在此基础上对不同横向间距、不同距墙间距下阵列空气源热泵进行模拟,结果表明:增大横向间距或距墙间距均能改善阵列低环温空气源热泵机组的换热。当横向间距增至1.2 m,阵列机组平均换热量可达原来机组换热量的96.5%以上;距墙间距增至1.2 m,阵列机组平均换热量可达原来机组换热量的91.3%以上。横向间距或距墙间距为1.2 m为较好安装间距。

回收低温余热的热电耦合电解制氢系统及性能评估

固体氧化物电解制氢时,水以气态进行电解,但仅依靠电解产物冷却所释放的热能不足以将液态给水蒸发气化,电解制氢系统存在供热缺口。为解决该问题,基于高温热泵技术,提出了通过热泵吸收外界低温余热(<100℃)制取较高温热能(>100℃),以满足给水蒸发气化用热的系统工艺方法,设计了系统流程,研究了热泵系统关键参数对系统性能的影响,并通过建模仿真的手段评估了该系统的制氢性能。研究结果表明:①利用热泵吸收环境中的低温余热,制取较高温热能使电解给水蒸发,具有技术可行性,该方法同样适用于系统内部电解产物所携带余热的回收再利用;②外界余热温度越高,越有利于降低系统的制氢能耗,直流电解功率为1 MW的电解制氢系统,对余热源的热需求约为138 kW;当余热源为水且温降在5℃时,水的需求量约为20 t/h;③假设外界余热不计入制氢能耗,利用热泵集成外界余热时,系统理论单位制氢能耗约3.5 kW·h/m^(3),全部为电能消耗。结论认为,通过热泵吸收低温余热向高温电解制氢系统供热的系统工艺,开辟了一种低品位余热向高品位氢能转化的新思路、新途径和新方法,具有广阔的应用前景。

某纯电动车型的余热热源与空气源热泵控制策略研究

随着纯电动汽车市场的进一步拓展,为了满足北方客户在寒冷天气下的采暖需求,并缓解低温环境下纯电动汽车续驶里程的衰减,需要对纯电动汽车在低温下的整车热管理控制策略进行更加贴合使用场景的优化。通过针对某纯电动车型在低温环境下不同使用场景中余热热泵与空气源热泵热管理控制策略的研究与实车验证,将热泵热管理系统的有效使用环境温度下限从-15℃拓展到了-20℃,并且实现了该车型在-7℃低温环境下CLTC工况续驶里程衰减率达到31.2%的优秀水平。

地域与建筑类型对低环温空气源热泵减碳量定量评估的影响分析

针对低温空气源热泵减碳量定量评估方法缺失的问题,基于DeST与GB 55015—2021的规定得出该类机组的标准化年使用条件,并采用哈尔滨实测气象数据进行了验证。依据T/CECA-G 0164—2022的规定,提出了低温空气源热泵减碳量的评估方法。通过实验室的测试数据及自行编制的计算软件对2台样机进行了减碳量评估,结果表明:在不同建筑类型应用时,低环温空气源热泵减碳量差距最大为74%;不同城市的减碳量差距最大为28%;寒假的设置对学校建筑减碳量的影响为24%。研究结果对低温空气源热泵的应用具有参考价值。

多热网联动提高石化企业余热利用率研究

针对大中型城市供热能力不足、能源消耗量大、能源利用效率低、污染物排放量大的问题,提出了提高余热利用率以实现清洁能源替代、环境保护、节能增效的有效手段。石化企业作为耗能大户,低温余热排放量大,将其低温余热回收用于供热可以节能减排。为了解决常规余热提取技术存在的余热利用率低的问题,本文提出了多热网联动余热提取技术。实际案例分析表明,与单热网余热提取技术相比,多热网联动余热提取技术节能效果和环保效益更为突出。

低温热泵干化技术在汽车行业污泥减量化中的应用

中国汽车产销连续14年稳居全球第一,生产制造过程的污泥产生量占单台汽车危险废物产生量的50%,实现污泥减量是达成汽车行业减排的核心环节。本文结合低温热泵干化原理,设计低温热泵干化方案,论证低温热泵干化技术在汽车行业污泥减量化中应用的可行性。低温热泵干化技术操作简便、维护成本低,已经得到企业的广泛认可,未来可进一步扩展应用至漆渣干化等领域。

低温环境复合热泵性能提升技术研究进展

空气源热泵作为冬季燃煤供热的替代品,具有绿色、高效、节能环保等特点,低温环境下空气源热泵系统能效比明显降低,结合国内外研究现状,总结了几种复合热泵性能提升技术,如热水式复合换热器、PV/T式复合换热器、传统的循环式复合热泵,并对它们的特点及问题进行了分析,提出一种空气-水双热源式热泵系统,对该系统的未来进行了展望,旨在指出双热源复合式热泵的巨大推广价值。

污泥热泵低温干化技术的应用前景分析

对污泥热泵低温干化技术的应用前景进行了分析。污泥热泵低温干化技术作为一种新兴的污泥干化处理技术,具有节能、高效和环保等特点。通过对该技术的技术原理、应用现状、技术优势等方面进行分析,揭示了该技术在污水处理厂污泥干化过程中的应用前景。随着环境保护需求的增加和政策支持的加强,污泥热泵低温干化技术有望得到广泛应用,并具备市场潜力和商业机会。通过技术改进与创新、多领域应用拓展以及可持续发展与环境友好型设计的推动,污泥热泵低温干化技术将迎来更加广阔的发展前景。

寒冷地区农村低温空气源热泵运行特性试验研究

为获得低温型空气源热泵在北方寒冷地区的实际运行特性,对河北省保定市一典型农村住宅安装的空气源热泵机组进行了为期3 d的供暖工况实测。分析测试数据发现:实测室外工况与机组额定工况差距显著,机组平均制热量与平均COP值高于额定值的主要原因是室外温度高于机组额定工况下的室外干球温度。在冬季阴雨雪天气工况下机组的平均制热量、不包含除霜情况下的平均COP值较晴天工况分别下降60.7%、53.4%,反映了机组在阴雨雪天气工况下的制热效果不及晴天工况。研究结果表明:低温空气源热泵机组制热量可以满足冬季供暖的基本需求,室内温度难以达到供暖设定温度是由机组除霜、压缩机频繁停机及建筑保温性能不佳所致。

水源热泵在水泥纯低温余热发电系统中的应用

论文以某纯低温余热发电供热项目改造为例,从干法水泥纯低温余热发电技术背景出发,阐述回收循环冷却水余热用于供热的必要性,介绍该项目水源热泵机组回收该部分余热的系统流程及运行方案,同时提出项目改造设计过程中应注意的问题,并说明项目改造后的节能效果和经济性。

高原农牧区超低温空气源热泵供热性能试验研究

为解决青海省农牧区的冬季供热问题,文章以超低温空气源热泵在该地区运行的热力性能为研究对象,选取了当地4户居民住宅作为空气源热泵供热技术应用试点,通过现场模拟试验测试分析了不同运行方案下的实际运行性能,以及环境温度和出水温度对系统制热性能系数及供热量的影响。测试结果表明:对住户采用二次系统双风盘加散热器供热模式的制热性能系数最高,可达2.51,且供暖期间室内平均温度保持在20℃左右,波动范围不超过5℃,供热性能较为稳定。系统COP值和供热量随着出水温度的降低、环境温度的升高均逐渐增大。当出水温度为35℃时,系统COP值始终满足最低要求。此外,当供热量一定时,采用光伏发电耦合空气源热泵系统供热比传统的燃煤供热减少碳排放量约5.23 t,证明该系统环保效益显著,可实现清洁供热。

Working fluids of a low-temperature geothermally-powered Rankine cycle for combined power and heat generation system

A novel combined power and heat generation system was investigated in this study. This system consists of a low-temperature geothermally-powered organic Rankine cycle (ORC) subsystem, an intermediate heat exchanger and a commercial R134a-based heat pump subsystem. The advantages of the novel combined power and heat generation system are free of using additional cooling water circling system for the power generation subsystem as well as maximizing the use of thermal energy in the low-temperature geothermal source. The main purpose is to identify suitable working fluids (wet, isentropic and dry flu-ids) which may yield high PPR (the ratio of power produced by the power generation subsystem to power consumed by the heat pump subsystem) value and QQR (the ratio of heat supplied to the user to heat produced by the geothermal source) value. Parameters under investigation were evaporating temperature, PPR value and QQR value. Results indicate that there exits an optimum evaporating temperature to maximize the PPR value and minimize the QQR value at the same time for individual fluid. And dry fluids show higher PPR values but lower QQR values. NH3 and R152a outstand among wet fluids. R134a out-stands among isentropic fluids. R236ea, R245ca, R245fa, R600 and R600a outstand among dry fluids. R236ea shows the highest PPR value among the recommended fluids.