可变压缩比米勒循环汽油机热功转换效率预测及优化

从理想热力循环出发推导,实现了有效压缩比与膨胀比之间的解耦,提出了相应的缸内热功转换效率预测方程.结果表明:所提出的方程能准确预测有效压缩比或膨胀比的变化对热功转换效率的影响规律.从导出的方程中还可得到膨胀比对热效率的影响大于压缩比的结论.通过分析不同压缩比条件下发动机的膨胀比以及热效率的试验结果,得到了中、高负荷下压缩比εECR(εECR≥8)太高对膨胀比乃至热效率反而不利的结论.有效压缩比与有效膨胀比解耦后的方程为二者的独立优化或协同优化提供了一条清晰、快捷有效的技术路线,发动机的台架试验验证了“低压缩比”、“高膨胀比”的优化理念.

多种构型超临界CO_(2)循环热力学解构分析与参数优化

新型超临界CO_(2)(S-CO_(2))循环可通过流程改良提高效率,构型复杂多样。为了直观阐明各种流程改良措施对循环效率提升的作用机制,本文将预压缩、后压缩、再压缩、间冷、再热等五种构型的S-CO_(2)循环解构为若干热功转换过程,建立各解构过程与循环效率之间的关联方程,进而开展流程参数优化。研究结果表明,预压缩、后压缩和再压缩方案均是通过增加压缩耗功,减少吸热量实现循环效率提升,其中再压缩方案效果最优,再压缩流量优化后循环效率提高5.1%;采用部分间冷方案,可有效降低压缩功耗,同时避免高品位热量贬值,间冷压力优化后循环效率提高2.2%;再热方案在不改变压缩耗功的前提下,增加透平出功,再热压力优化后循环效率提高1.9%;最后,循环联用再压缩、间冷和再热三种节能措施,可使效率提高9.3%。

公共建筑照明灯具散热特性及功热转换监测模型试验研究

针对照明灯具散热特性及散热量监测计算问题,根据试验测试需要建立了绝热方舱试验系统,研究了典型灯具在绝热方舱中的散热特性。典型照明灯具总散热量与电功率的比值为0.72~0.77,与灯具类型、额定功率相关性不大。根据试验数据和最小二乘法原理,建立了照明灯具的功热转换监测模型。在利用各类型、各额定功率灯具试验数据验证过程中,灯具总散热量功热转换监测模型的平均绝对百分比误差(MAPE)和平均绝对误差(MAE)分别不超过7.62%和3.52 W。

甲烷化装置余热回收增加发电机组

大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司甲烷化装置,在甲烷化反应过程中,原料气经过脱硫和大量甲烷化反应后,经历第一补充甲烷化反应器71-C104后,出口工艺气温度设计操作值为449℃;经过原料气预热器(71-W102/2)、锅炉给水加热器(71-W109)后冷却至169℃;工艺气通过空冷器(71-W201)采用工艺气与空气的换热方式,控制工艺气温度。虽然空冷器具有节约用水量等优点,但仍然有大量热量不能被回收利用,为不将该部分热量浪费,可将其回收利用,以大幅降低装置能耗,节约生产成本。

废气再循环对车用汽油机热功转换过程的影响

为提高车用汽油机部分负荷下的燃油经济性,探讨了废气再循环(EGR)对汽油机热功转换过程的影响。基于某款汽油机的性能试验数据,搭建并标定其仿真模型,研究了多种部分负荷工况下EGR对汽油机性能的影响。结果表明:就换气循环而言,随着EGR率的增大,进气压力增大,泵气平均有效压力(PMEP)减小,未冷却的EGR对PMEP减小的幅度更大;就高压循环而言,燃烧温度下降导致传热损失下降,从而使高压循环热效率增加。由缸内热平衡分析可知,有效热效率的提高主要依赖于缸内传热损失的减小,其次才是泵气损失的减小。在1 300r/min、0.295MPa时,采用20%的EGR率可以使有效热效率提升4.5%。

冷却液温度对柴油机热功转换效率的影响

以热力学第一定律为基础,分析了柴油机热功转换的机制,在此基础上建立了基于GT-Suite软件的仿真模型,实现了冷却系统与发动机的耦合仿真。设计并进行了DEUTZ TCD8V2015型柴油机的热平衡试验,对仿真模型进行了校核。利用所建立的分析手段,研究了冷却液温度变化对柴油机热功转换过程的影响,得出了发动机性能及缸内传热随冷却液温度的变化趋势。结果表明柴油机中小负荷时冷却液温度变化对热功转换效率影响较大,冷却液温度每升高20℃,热功转换效率增加2%～3%。

自然吸气式汽油机热功转换效率影响因素的共性规律

为提高车用汽油机的热功转换效率和能力,对其影响因素进行了研究.针对某款典型车用汽油机进行台架试验,实测各种影响汽油机缸内工作过程的参数.通过对实测数据进行交叉对比,总结得出一些共性规律：燃烧效率是过量空气系数的单值/线性函数;50％燃烧点位置与最高爆发压力位置呈近似线性关系,后者稍微滞后于前者,且随着转速的增大,这两个点逐渐靠近;点火提前角与50％燃烧点位置呈近似线性关系（斜率为负）;高压循环指示热效率峰值出现在50％燃烧点,位于上止点后6～10°CA处;高压循环指示平均压力主要受进气参数的影响,缸内过程的影响处于次要地位.

单轴恒速燃气轮机及其功热并供装置的变工况显式解析解

A typical analytical solution of single shaft constant rotating speed gas turbine partload performance as well as its cogeneration part-load performance is derived based onanalytical typical component-mainly compressor, turbine and heat recovery steam generatorperformances. The derivation of appropriate component analytical performances is the keyto successfully obtain typical analytical performances of gas turbine and its cogeneration.The main criteria to select component performance analytical forms are given. Besidestheoretical meaning discussed in a succeeding paper, analytical solution can serve as thestandard solution to check the numerical solution and to improve the computational method.

单轴恒速燃气轮机及其功热并供装置的典型变工况特性

利用作者在本期给出的单轴恒速燃气轮机及其功热并供装置的变工况显式解析解，本文给出它们的变工况典型性能．当变工况性能均以其设计值的比值表示时，不同设计值机组的各种无因次变工况性能曲线均分别在一条狭带之中，尤其是燃气轮机的效率基本就在一条线上，而且此线与实际数据相当符合．对以饱和蒸汽供热的功热并供装置，本文特别指出当设计蒸汽压力较高时，其余热锅炉逼近温差在低工况下很容易变为负值，要注意其安全运转问题．

瞬变工况下残余废气系数对车用汽油机热功转换过程的影响

基于动态压力实测与数值计算相结合的方法，对一台乘用车汽油机瞬变过程进行连续检测，得出车用汽油机瞬变工况下残余废气系数（RGF）的变化范围、变化规律和影响因素。通过分析RGF与汽油机运行参数的内在联系，揭示了RGF对汽油机瞬变状态下热功转换过程的影响。结果表明，在瞬变工况下，转速的增加引发新鲜充量的增加和RGF的下降。转速变化时，RGF在4％～30％范围内变化；在大多数工作循环内，RGF介于16％～20％之间。RGF主要受进气压力的影响，气门正时的调节作用相对较小。在低负荷时，RGF较大且点火提前角变化范围较大，引起较大的燃烧循环变动，从而导致指示平均有效压力和指示热效率波动较大。在点火提前角固定时（进气压力为0．05MPa），指示热效率随RGF的增大而稍有下降。本研究为改善车用汽油机瞬变工况性能提供依据。

熵产最小化理论在传热和热功转换优化中的应用探讨

针对传热和热功转换系统的优化设计,分析了熵产最小化理论的优化方向和适用条件.熵产直接度量系统可用能或做功能力的损失,因此熵产最小化理论的优化方向为将系统可用能或做功能力的损失降到最低,从而使系统保有最大的做功能力.然而,在工程应用中,设计目标各有不同.因此,并非所有设计目标均能与熵产最小化的设计方向一致,这就使得熵产最小化并不总是与优化目标相关联.针对传热速率、输出功率等可与熵产建立关联的优化目标,讨论了熵产最小化理论的适用条件.当这些条件不能得到满足时,最小熵产并不一定对应最优性能.对一维传热过程、换热器等传热系统和以输出功率、热功转换效率、热经济性能等为优化目标的热功转换过程进行了分析,结果验证了理论分析所得的结论.

一种温差电效应发电演示热功小车

研制了一种温差电效应发电演示热功小车,演示了从热能到电能再到机械能的能量转换过程。该小车以温差发电为电源,利用珀尔帖片、散热片与酒精灯构成核心组件,由酒精灯加热下散热片,下散热片将热量集中到珀尔帖片,珀尔帖片通过上散热片散热,维持珀尔帖片冷热两面有较大温差,输出电能驱动电机旋转,电机带动小车跑动。该小车结构简单,工作原理明晰易懂,运动速度达15 cm/s,演示结果达到了引起人们对温差发电的关注和研究的目的。

功热并供国热燃气轮机及其热力分析

功热并供国热燃气轮机及其热力分析张娜，蔡睿贤（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）关键词功热并供；回热；当量效率１前言回热和功热并供的主要效果都是降低燃气轮机的排热温度，尽可能地回收余热。本文建议在回热之后，再利用其余热加热热水，以尽可能提高...

路试状态汽油机缸内热功转换过程性能及影响因素的检测与分析

提出一种能对整车实际路试工况下汽油机的多项运行及性能参数进行连续检测与诊断的方法,应用于某车辆的实际路试工况,获得汽油机瞬态参数,并对该样机进行系统的稳态台架试验。研究结果表明:无论是台架稳定工况还是实车瞬变工况,汽油机缸内热功转换效率主要与50%放热量的位置以及过量空气系数相关;当50%放热量的位置出现在上止点后10°左右(高速略早、低速略晚)时,高压循环热效率达到峰值;而影响50%放热量的位置有点火提前角、转速、负荷、缸内残余废气系数和过量空气系数等参数;该样机标定时由于对缸内残余废气系数的变化缺乏了解,瞬变工况下的过量空气系数与理想值有偏差,从而影响实际热效率;某些过渡工况下点火提前角变化异常,导致热效率偏离理想值。

小功率单轴燃气轮机及其功热并供装置变工况典型解析特性

采用动力机械变工况特性解析分析方法［１，２］，分析总结了使用离心式压气机的小功率单轴恒速燃气轮机稳态变工况的典型特性及一些定量规律。所得燃气轮机装置典型效率曲线及统计公式得到了实际数据的验证。计算了该种燃气轮机功热并供装置用饱和蒸汽供热时的典型情况及其他一些变工况性能。

微型薄膜气敏元件芯片的传热系数和热功耗

热功耗是关系到气敏元件的应用、热特性分析和工艺设计的重要参数 ,至今无计算气敏薄膜元件热功耗的实用公式 ;在研究微型薄膜气敏元件引线的散热量 ,芯片传热系数随芯片尺寸和温度变化的规律的基础上 ,给出了热功耗的相关计算方法和公式 ,据此计算得出微型薄膜气敏元件的热功耗数值 。

EXT单螺杆自热膨化机功热转化分析

利用能量守恒定律,提出了单螺杆自热膨化机内功热转化方程式,并据此分析了单位生产率条件下功耗和物性参数之间及生产率和转速、螺杆长度、直径间的关系。利用该方程可以定性地分析膨化机设计和使用中的一些问题。

汽油HCCI发动机燃油预燃烧(FPC)过程的热功转换研究

实现汽油机均质混合气压燃(HCCI)的难点是控制着火时刻和扩展负荷范围。在缸内直喷汽油机上利用负阀重叠(NVO)期间缸内预燃烧可以实现HCCI着火时刻控制和低负荷范围拓展。通过对预喷时刻、预喷油量以及NVO阶段氧的体积分数系统研究,分析了缸内燃油预燃烧热功转换过程及其对主燃烧过程的影响规律。结果表明:NVO阶段喷射的燃油在高温废气中发生的预燃烧是一种特殊的热功转换过程;燃烧放出的热量一部分转换成有效功,一部分加热缸内残余废气,提高了换气过程中平均压力,减少了泵气损失;预燃烧阶段放出的最大热量与NVO阶段废气中氧的体积分数有关,而相同氧的体积分数条件下放热量由此阶段燃油喷射时刻以及喷射量决定;预燃烧阶段的放热量直接影响主燃烧过程的燃烧相位从而影响循环指示效率。

环境温度对燃气轮机功热并供装置及联合循环变工况性能的影响

采用动力机械变工况性能解析分析方法，研究了大气温度变化对燃气轮机功热并供和联合循环装置性能影响．指出燃气轮机在带有余热利用的条件下，大气温度的影响明显减弱，并对不同燃气轮机设计参数和蒸汽设计参数影响做了分析比较。

核能Brayton闭式循环功热并供系统

本文基于能的梯级利用原理，把产功和供热有机结合，开拓出新颖的核能Brarton闭式循环功热并供系统；基于热力学基本方程推导出系统特性解析式，建立四个独立变量的系统数学模型；应用三种不同的评价准则对系统进行模拟分析，绘制不同条件下的特性线簇，概括了系统性能随独立变量的变化规律，得出许多有价值的结论。