高炉余能余热驱动内可逆中冷回热Brayton热电联产循环经济性能分析

利用有限时间经济分析法,导出了高炉余能余热驱动内可逆中冷回热Brayton热电联产循环的利润率和效率解析式,通过数值分析,研究了经济性能。结果表明,在给定总压比时,存在最佳的中间压比使得利润率取得最佳值;当总压比可以变动时,在中间压比取相应的最佳值的情况下,存在最佳的总压比,可使得利润率取得最大值。本文还讨论了各换热器有效度、循环各温比对利润率及相应的效率的影响,对基于燃气轮机的联产装置的设计、分析有一定的指导意义。

中冷回热布雷顿热电联产装置的经济性能——不可逆恒温热源循环性能分析

用有限时间热力学理论和方法研究了恒温热源不可逆中冷回热布雷顿热电联产装置的经济性能,导出了无量纲利润率和效率的解析式。讨论了总压比给定和总压比变化两种情形,优化了中间压比,通过数值计算详细分析了各设计参数对循环一般性能和最优性能的影响,发现回热和中冷能够较大地提高装置的利润率和效率,并且随压比的变化对利润率和效率具有不同的影响。讨论了利润率和效率之间的关系,其特性关系为扭叶型。最后发现分别存在最佳用户侧温度使得利润率和效率取得双重最大值。

恒温热源内可逆Brayton热电联产循环的利润率密度分析

根据能量系统有限时间综合经济分析的思路,引入新的循环性能指标:利润率密度(定义为利润率与循环最大比容之比),对恒温热源内可逆Brayton热电联产循环的利润率密度特性进行了分析,并将最大利润率密度及最大利润率时的循环参数进行了对比。研究表明,与最大利润率工况相比,尽管最大利润率密度工况下循环的利润率有所减小,但循环的效率有较大幅度的提高,设备体积也大为减小,实现了循环利润率与设备体积的最佳折衷。本文的研究表明,利润率密度可以作为热电联产系统设计的一种备选方案。

高炉余能余热驱动Brayton热电联产循环的密度性能

根据有限时间热力学理论,研究了具有热阻、热漏和非等熵压缩与膨胀等的内、外部不可逆性的高炉余能余热驱动恒温热源不可逆Brayton热电联产循环密度特性,并与输出率特性进行了比较。研究表明,分别存在最佳循环压比使得密度和效率取得最大值;以密度为目标,可以使循环的效率提高,设备体积缩小,相应地,循环压比增大,总输出率减小。还分析了各循环参数对密度和效率的影响,发现存在最佳用户侧温度且热漏不影响循环的密度。

高炉余能余热驱动不可逆中冷回热燃气轮机热电联产装置的[火用]经济性能研究

建立了高炉余能余热驱动的变温热源不可逆中冷回热燃气轮机热电联产装置模型,以利润率为目标,用有限时间热力学理论和方法及有限时间经济分析法研究了装置的性能;导出了无量纲利润率和效率的解析式,分析了总压比给定和总压比变化两种情形,优化了中间压比和总压比;通过数值计算研究循环参数对装置性能的影响,讨论利润率和效率之间的关系,得出其特性关系为扭叶型;研究发现存在最佳的用户侧温度可以使利润率取得双重最大值。

生物质直燃有机朗肯循环热电联产系统的热力性能分析

有机朗肯循环可有效利用生物质能并实现热电联产。文中建立了抽气回热式有机朗肯循环的热力性能分析模型。针对锅炉负荷为7.9 MW,麦秆为燃料,导热油为中间传热介质的生物质直燃系统,分别优化了正葵烷、甲苯、环己烷、八甲基三硅氧烷(MDM)、八甲基环四硅氧烷(D4)和六甲基二硅氧烷(MM)的热力参数。通过夹点分析,临界温度高的工质其主气温度反而低。正葵烷、MDM和D4的主气压力和排气压力较低,气轮机尺寸较大。MDM、D4和MM的排气温度高于200℃,最佳抽气系数较高。当冷凝温度为70℃时,ORC的热效率达25%以上,系统发电功率高于1 600 kW,而供热负荷在4 800 kW以上;当冷凝温度为100℃时,ORC的热效率高于20.7%,系统发电功率不低于1 300 kW,而供热负荷高于5100 kW。两种工况系统的燃料利用系数均高于82%,火用效率高于23%,其中锅炉的火用损系数最大,冷凝温度的降低会导致系统火用效率略微下降。正葵烷、甲苯、环己烷的热力性能略优于硅氧烷。

高炉余能余热驱动ICR Brayton CHP装置的[火用]经济性能优化

用有限时间热力学理论和方法研究了高炉余能余热驱动变温热源内可逆中冷回热(ICR)布雷顿热电联产(CHP)装置的?经济性能,导出了无量纲利润率和?效率的解析式。以利润率为目标,通过数值计算对热导率的分配、中间压比的选取进行了优化,得到了最大利润率;同时研究了最大利润率和相应的利润率特性。进一步对总压比进行优化,得到了双重最大利润率,并分析了各设计参数对联产装置最优性能的影响。最后,对工质与热源间热容率匹配进行了优化,得到了三重最大利润率。

高炉余能余热驱动ICR Brayton CHP装置的（火用）性能优化

采用有限时间热力学的思想,建立了高炉余能余热驱动的变温热源不可逆中冷回热(ICR)布雷顿热电联产(CHP)装置模型。以(火用)输出率和(火用)效率为目标优化了装置的性能,发现回热器对(火用)性能的影响在所有换热器中是最小的,当给定回热器热导率分配时,分别存在两个最佳的中间压比和两组最佳的高、低温侧和热用户侧换热器以及中冷器的热导率分配使(火用)输出率和(火用)效率取得最大值。进一步优化总压比,得到了双重最大(火用)输出率和(火用)效率。增大高炉余热源入口温度、压力恢复系数、压气机和涡轮机效率有利于提高装置的(火用)性能,在一定范围内,热用户温度越高越好。最后发现分别存在最佳的工质与热源间的热容率匹配使(火用)输出率和(火用)效率取得三重最大值。

微型燃气轮机热力系统的设计分析

对典型的100kw微型燃气轮机系统进行了热力设计及分析,包括对微型燃气轮机回热循环、热电联产和电冷联产热力系统的分析研究。计算了不同压比和温比条件下系统的性能特性,探讨了燃气轮机余热分别应用于供热和制冷时的系统特性,为微型燃气轮机热力系统的设计和参数选择提供了参考依据。

中冷回热布雷顿热电联产装置的性能优化

建立了变温热源内可逆中冷回热布雷顿热电联产装置模型,基于分析的观点,用有限时间热力学理论和方法研究了装置的性能,导出了无量纲输出率和效率的解析式。对热导率的分配、中间压比的选取进行了优化,得到了最大输出率及相应的效率和最大效率及相应的输出率,进一步对总压比进行优化,得到了双重最大输出率和效率。分析了用户侧温度、工质与热源间的热容率匹配对最优性能的影响。

两级中冷回热再热布雷顿热电联产装置的性能

应用有限时间热力学理论和方法建立了恒温热源不可逆两级中冷回热再热布雷顿热电联产装置模型,基于分析的观点,导出了装置无量纲输出率和效率的解析式。在给定总压比的情形下,通过数值计算分别研究了输出率和效率与两个中冷压比和两个再热压比的关系,当总压比变化时,发现输出率和效率对总压比存在最大值,并分别求出了两个相应的最佳的中冷压比和再热压比。分析了回热度、中冷度、再热度、压气机和涡轮机效率、压降损失等特征参数对装置性能的影响。最后发现分别存在最佳的用户侧温度使输出率和效率取得双重最大值。