R290/R1233zd(E)在变温热源喷射制冷循环中的性能优化研究

提出了一种优化喷射制冷系统的新型策略,建立了非共沸混合制冷剂R290/R1233zd(E)在变温热源下的热力学模型。通过数值模拟,分析了R290/R1233zd(E)的温度滑移和换热器冷热源温度变化对换热器和喷射制冷系统性能的影响。结果表明:相对于单一工质,混合工质可以提高工作流体和引射流体的进口温度、优化系统性能,R290/R1233zd(E)(质量分数分别为0.7、0.3)为该系统最佳混合工质,相较于单一工质R1233zd(E),系统性能系数提高了44%、系统[火用]效率提高了39%。R290/R1233zd(E)的最佳质量分数随冷凝器中冷却水出口温度的升高而增大,随冷凝器中冷却水进口温度的升高而减小。由于夹点位置的影响,对于不同温度滑移的混合工质而言,发生器[火用]损失与冷凝器[火用]损失的大小关系不同,喷射器[火用]损失和发生器[火用]损失随温度滑移的增大先增大后减小,冷凝器[火用]损失随温度滑移的增大先减小后增大。

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.

流程参数对丙烷预冷混合制冷剂循环损失的影响

在丙烷预冷的混合制冷剂循环液化流程热力分析的基础上,对流程进行分析,并分析了流程中天然气压力、丙烷预冷后天然气的温度、制冷剂进入压缩机时的温度和压力及制冷剂压缩机排气压力对流程各设备损失的影响.分析表明,压缩机的损失占整个流程损失的一半.提高天然气的压力、混合制冷剂压缩机进气温度、混合制冷剂压缩机进排气压力,降低预冷后天然气温度,均可降低整个流程的损失.

闭式海洋温差能发电系统的工质研究

在不同冷凝温度条件下,以氨作为比较对象,选取R245ca、R245fa、R236ea、R236fa、正丁烷、异丁烷、正戊烷和异戊烷8种干有机工质,基于热力学第一定律和第二定律对其热力循环性能进行计算分析,并对工质的净功、热效率、气耗率和损失等进行比较。结果表明:在所选有机工质中,正戊烷具有最高的热效率和效率,最大的净功及最小的气耗率,且产生的系统损失较小;从净功方面比较,氨的做功能力远强于有机工质。

纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析

以能量平衡模型和能量平衡方程为依据,对某水泥厂纯低温余热发电系统中的余热锅炉进行了热力学分析,同时分析了各种参数变化对余热锅炉效率的影响.结果表明:余热锅炉的主要外部损失为排烟损失,占锅炉总损失的45.72%;主要内部损失为传热损失,占锅炉总损失的11.28%.确定了余热锅炉耗能的薄弱环节,并提出了降低余热锅炉损和提高余热锅炉效率的途径和改进措施,为水泥厂进一步展开节能工作提供科学依据.

电站锅炉的效率分析

通过对电站锅炉进行分析,得出了锅炉的效率及其各部位、各过程的损失大小,并把所得到的结果与锅炉热量平衡分析得到的结果进行了对比,发现锅炉的损失主要包括燃烧过程的损失和传热过程的损失,这就为进一步提高锅炉的效率指明了方向,即主要从燃烧、传热过程入手,通过富氧燃烧、提高蒸汽初参数等方法来减小锅炉的煤耗。

超临界CO_2部分冷却布雷顿循环分析

为了确定部分冷却布雷顿循环各设备节能潜力,得出应用于聚光太阳能技术(Concentrating Solar Power,CSP)的最优可能工作参数,为以后建设超临界CO_2(Supercritical Carbon Dioxide:S-CO_2)布雷顿循环太阳能热电站提供参考依据,使用EES(Engineering Equation Solver)对应用于CSP的具有一级再热的100 MW S-CO_2部分冷却布雷顿循环进行效率和损系数分析,主要分析在不同透平入口温度,再热压力以及循环压比比对循环效率的影响,同时分析各设备损系数的大小。得出冷凝器损最大,因此后续可通过增加底循环来利用冷凝器的。最大效率的最优工作参数为透平入口温度700℃,再热压力为9.5MPa,循环压比比为0.4,此时循环效率为33.73%,循环热效率为50.90%。

变频滚动转子式压缩制冷系统的分析

针对吸气带液状态下变频压缩机组分析对优化热力系统的运行有着很明确的指导价值,研究和分析了不同吸气状态和不同压缩机频率下损失、效率、损率、损系数、制冷量、制冷系数(COP)、总损失、总效率以及总损系数的变化趋势,并比较得出了吸气带液时哪个设备是系统最薄弱环节。结果表明:1当压缩机少量吸气带液时,冷凝器和蒸发器效率的提升大于压缩机效率的下降,也就是说少量吸气带液对蒸发器和冷凝器的有利影响大于对压缩机的不利影响;2系统的总损失和总损系数在x=0.95左右达到最小,而总效率在x=0.95左右达到峰值;3当压缩机在较高频率下工作时,冷凝器和蒸发器的损失将会明显增加;4当压缩机频率为50Hz且吸气带液时,蒸发器的损失、损率和损系数最大,效率最小,此时蒸发器为系统最薄弱环节。指出以上结论也适用于同型号的滚动转子式压缩机。

再热-抽汽回热-内回热结合的有机朗肯循环热力性能分析

为了提高有机朗肯循环(ORC)的热效率,提出了再热、抽汽回热和内回热3种方式相结合的新型有机朗肯循环系统(新型系统),以有机工质R245fa为研究对象,分析了新型系统热效率和火用损失与循环再热蒸汽压力和汽轮机抽汽压力的关系,并将新型系统在最佳再热蒸汽压力条件下的热力性能分别与单一再热ORC、内回热ORC、抽汽回热ORC、抽汽-内回热ORC系统进行计算比较。结果表明:随着汽轮机抽汽压力的提高,新型系统热效率逐渐增大,但增大趋势趋于平缓,其最佳再热蒸汽压力为1.4 MPa;新型系统为最优系统,其热效率达到18.86%,远高于同参数单一再热ORC和内回热ORC,分别比抽汽回热ORC和抽汽-内回热ORC的系统热效率高2.63%和1.51%。

冷中子源逆布雷顿循环氦制冷机性能分析和优化

运用能量守恒和火用分析方法,对冷中子源氦制冷逆布雷顿循环过程进行热力分析和火用分析.找出了系统火用效率和各部件火用损失随着压缩机压比、膨胀机等熵效率、跑冷量、换热器冷热流体平均温差变化的规律,并提出减小循环跑冷量、换热器内冷热流体温差,以及提高压缩机压比、膨胀机等熵效率、物料分配均匀度以提高循环性能和系统火用效率的措施.基于换热器内部冷热流体温差分布对循环性能影响的分析,设计了膨胀机预冷循环方案,该方案的火用效率相对于基本循环提高了24%.

用于冷中子源系统的氦制冷循环方案分析

为向冷中子源装置氢系统提供17.5 K的低温冷源,设计了逆布雷顿循环的液氮预冷模式和4种膨胀机预冷模式,并对这5种循环模式进行热力分析和分析,获得了各循环模式下的主要热力参数并分析比较了各自的热力性质.结果表明:带液氮预冷和前置式并联膨胀机预冷2种模式的热力性能最好,效率最高;对于膨胀机预冷循环,并联模式优于串联模式,前置式优于后置式.循环系统损失部位主要在压缩机、膨胀机和换热器,减小这3部分损失的途径有以下方面:改善循环,减小系统氦的质量流量;提高压缩机的等温效率、膨胀机的等熵效率;改善换热器的内部温度、温差、压力分布及物流分配.本研究为中国先进研究堆冷中子源氦制冷系统的设计提供了数值基础.

低温太阳能有机朗肯-蒸汽压缩制冷循环工质及系统优化

利用工程方程求解器(EES)软件,建立了低温太阳能驱动的有机朗肯蒸汽压缩制冷系统热力学模型。从HCFC、HFC、HC和HFO中分别选取一种代表性的工质R123、R245fa、R600a和R1234ze(E),从热力学第一和第二定律角度,兼顾系统换热器的传热能力(UA值),建立了耦合系统效率和投资的目标函数EPUA,研究了发生温度、冷凝温度和蒸发温度对系统热效率、?效率和UA值的影响规律,同时探讨了发生器、冷凝器、蒸发器换热温差对系统UA值和EPUA的影响。结果表明:提高发生温度、降低冷凝温度、提高蒸发温度均可以提高系统的热效率和?效率,但同时也增大了系统的UA值,相应地增加了系统的投资。通过考察系统的EPUA,发现存在最佳的冷凝温度42℃和最佳的蒸发温度4℃。蒸发温度对系统性能的影响要小于冷凝温度的影响,远大于发生温度的影响。4种工质热效率和?效率从大到小依次为R123、R600a、R245fa、R1234ze(E)。在本文研究范围内,从热力学角度分析,R123是最适合的循环工质。系统的UA值随着发生器热水进出口温差的增大先降低后增大,随着冷凝器冷却水进出口温差的增大而增大。蒸发器冷冻水进出口温差对系统的UA值和EPUA的影响可以忽略不计。

多元混合工质内复叠节流结合涡流管复合循环的热力分析

针对多元混合工质内复叠节流循环和涡流管的特点 ,提出了一种新的复合循环流程 ,以期达到液氮以下的制冷温度。建立了适当的涡流管热力学模型 ,采用火用分析方法对复合制冷循环各部件进行了分析。在相同的条件下 ,对复合循环和内复叠循环的热力特性进行对比 ,结果表明 ,采用复合循环可以提高整个循环的火用效率 。

基于平衡的微型燃气轮机回热循环效率分析

对采用回热循环的微型燃气轮机进行了正、反平衡效率分析,推导了正、反平衡效率一致性的数学模型.结合微型燃气轮机实例,计算了正、反平衡的效率,并进行了分析的可靠性检验,检验结果表明,实例中的正、反平衡效率偏差和偏差率都很小,分析结果可靠.通过反平衡效率分析,得出了微型燃气轮机的主要损部位,提高微型燃气轮机效率可主要从改进燃烧室和回热器入手,对于排气中的损失可采用结合余热利用装置加以利用.

基于有机朗肯循环的低温太阳能发电系统工质的选择

有机朗肯循环系统利用低沸点的有机物作为工质推动透平做功,在低品位热能的利用方面更有优势.循环工质的选择是影响有机朗肯循环系统性能的关键因素之一.本文针对集热温度120℃,蒸发温度在100℃以下的低温太阳能有机朗肯循环系统进行了工质的研究分析,选择R245fa,R123,R236fa,R113,R245ca,R600,R601 7种工质,以工质的热效率、火用效率及系统不可逆损失为评价指标,利用Matlab和PERPROP软件对候选工质的各热力参数进行了比较.结果表明:低温太阳能有机朗肯循环发电系统的选用R123作为循环工质时具有较高的热效率和火用效率,且系统总不可逆损失较低,适合作为蒸发温度100℃以下的低温有机朗肯循环系统的循环工质.

燃气-蒸汽联合循环动力装置热力学分析

为了研究燃气蒸汽联合循环系统的节能潜力,用分析的方法对该系统进行了热力学分析。通过对一种常见的燃气蒸汽联合循环系统的模拟计算,给出了各部位损失的大小及分布,对其能量利用情况进行了评价,并找出了薄弱环节,提出了节能措施。结果表明,燃气蒸汽联合循环系统利用了燃气侧高温吸热和蒸汽侧低温放热的特点,使得其效率高达51.12%,比常规的纯蒸汽动力循环的效率(最高约40%)高得多;燃料化学能转化为热能及传热引起的损失所占比例最大,为31.67%。所以,改善燃烧和传热过程的不可逆性,是提高联合循环效率的重要途径;发展联合循环发电技术,研制和开发新型发电机是高效节能,有利于可持续发展的根本所在。研究结果为系统的总体优化设计提供了理论依据。

分析法在制冷循环中的应用

本文讨论了火用分析法在制冷循环中的应用。

利用方法对小型热电站热电联产进行节能分析

采用平衡分析法 ,对小型热电联产进行分析 ,对热电联产系统内各环节中损失进行计算 ,得出各热力设备的效率 ,找出系统用能不合理的主要薄弱环节 ,为今后设备节能的改进提出了方向。

再压缩超临界二氧化碳闭式布雷顿循环系统分析

通过建立再压缩超临界二氧化碳(S-CO2)闭式布雷顿循环,利用EBSILON系统软件,调用REFPROP7数据库,先分析在不同热源温度和系统循环压比下,系统各部件损系数的大小,再重点分析压缩机分流系数对各部件损系数的影响,找出循环中损失最大的环节。研究表明:压缩机分流系数的变化对系统的效率影响较大,因此压缩机分流系数对整个系统研究至关重要,对于布雷顿循环,放热、吸热和回热过程的损系数最大,换热过程造成的系统损系数仍然最大,强化换热过程仍是S-CO2布雷顿循环研究的重点方向。在温度范围为500~650℃,循环最高压力为10~35 Mpa之间时,最佳压缩机分流系数在0.3~0.4之间,当压缩机分流系数大于0.65时,研究没有实际意义。

余热驱动的有机朗肯循环-复叠式制冷系统?分析

针对余热的有效利用,建立了有机朗肯循环-复叠式制冷系统的热力学模型,其中:有机朗肯循环系统分别采用R123、R1234ze、R245fa、R600a、RC318、R141b等六种工质;复叠式制冷系统分别采用R22/R23、R404/R23、R290/R744、R717/R744等四种工质对。选择系统?效率作为性能评价指标,运用热力学第二定律研究系统运行参数对系统?效率的影响,分析了系统各部件的?损失,并指出了能量利用的薄弱环节,提出了有效提高系统性能的建议,为系统的优化提供参考。结果表明,对系统?效率而言,R141b和R717/R744是最佳工质。系统主要部件按?损失大小依次为凝汽器、膨胀机、高温级冷凝器、发生器、高温级压缩机、低温级蒸发器、蒸发冷凝器。尽可能提高压缩机的等熵效率,优化设计换热器的结构,减小传热温差,才能减少不可逆损失,提高换热器的?效率。