非共沸工质CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统性能分析

为满足商超制冷领域系统能效提升和制冷剂替代的需求,提出了非共沸工质CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统,通过建立热力学模型,与纯CO_(2)商超增压制冷系统进行对比。结果表明:CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统可在最优的CO_(2)质量分数(0.94)及最优排气压力(8.81 MPa)下获得最大COP(1.40);CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统COP与纯CO_(2)系统相比具有显著提升,环境温度为35℃时,提升7.25%;CO_(2)/R1234yf商超增压制冷系统APF提升率为2.68%~4.72%,系统APF随典型城市所处纬度的增加而增大。CO_(2)/R1234yf商超增压系统(火用)效率随CO_(2)质量分数的增加呈先增后减趋势,CO_(2)质量分数为0.95时获得最高(火用)效率,为0.18,相比纯CO_(2)系统提升4.62%。

集成引射器与机械过冷的CO_(2)冷热联供系统性能分析

为提高CO_(2)系统用于建筑全年空间供热供冷的性能,本文提出集成引射器与机械过冷的跨临界CO_(2)冷热联供系统(EJ-DMS)。通过构建系统的热力学模型,以性能系数(COP)为目标函数,采用遗传算法对排气压力和过冷度进行优化,并对系统应用于5个典型城市的能耗、全年性能系数(COP_(ann))进行场景分析。结果表明:EJ-DMS相比常规机械过冷系统、常规引射系统,COP在制热和制冷模式下分别提高10.90%、5.58%和8.99%、18.12%,COP_(ann)分别提高7.95%和5.98%。EJ-DMS相比常规引射系统在制热和制冷模式下排气压力分别降低0.47 MPa和0.77 MPa。此外,EJ-DMS系统在广州和哈尔滨运行时的COP_(ann)提升率最大,表明其更适合环境温度较高或较低的地区,如夏热冬暖和严寒地区。本文可为CO_(2)冷热联供系统的构建和优化提供理论参考。

基于变工质模化方法的超临界CO_(2)储能透平膨胀机相似特性分析

变工质下透平膨胀机的相似模化特性研究是特殊工质透平膨胀机研发的关键技术手段和必要方法,也是提升研发效率和节约成本的有效途径。本文提出了一种基于转速、进口总温、绝热指数和气体常数的适用于透平膨胀机变工质的新型模化方法,并利用某透平膨胀机对超临界CO_(2)与空气的相似模化进行了数值验证。结果显示,在总体性能参数的模化上具有较高的精确度;在内部流场预测(马赫数、速度分布)等方面也具有良好的模化效果。该方法适用于利用空气模化高温度、高压力下的超临界CO_(2)储能做功过程。

CO_(2)捕集与置换开采天然气水合物中甲烷的研究进展

为实现国家可持续发展,我国提出了2030年“碳达峰”以及2060年“碳中和”目标。在进行碳封存以及资源化利用过程中,离不开针对不同碳排放源的CO_(2)捕集与分离。综述了各CO_(2)捕集与分离技术的原理以及研究者近几年针对这些技术在原理上进行的完善和优化,对比分析了不同技术的操作可行性、单位能耗和处理量。通过混合气体的最小分离功评价了不同含碳气源(CO_(2)/N_(2)、CO_(2)/CH_(4)和CO_(2)/H_(2))的分离难易度,总结了不同含碳气源的CO_(2)捕集与分离技术的中试规模的实验及其技术进展。最后,介绍了CO_(2)置换开采天然气水合物中甲烷的进展,针对CO_(2)捕集与置换开采技术的优缺点,提出了未来研究的重点以及方向。

CO_(2)制冷技术在人工冰场中的应用现状

为了将2022北京冬奥会办成绿色、环保和节能的体育盛会,冬奥场馆建设中首次采用CO_(2)人工冰场制冷系统。本文对人工冰场CO_(2)制冷系统进行了原理和优缺点分析,回顾了人工冰场CO_(2)制冷技术的发展历史,以期为自然工质CO_(2)在冰场的推广提供参考。

跨季节土壤蓄冷过冷商超CO_(2)制冷系统性能分析

本文针对商超冷冻冷藏系统节能降碳的需求,提出了跨季节土壤蓄冷过冷商超CO_(2)制冷系统,通过将冬季的冷能存储于土壤,夏季提取出来用于对气体冷却器出口的流体进行过冷,以改善高环境温度下CO_(2)制冷系统的性能。基于土壤蓄/释冷系统的热阻-热容模型,建立跨季节土壤蓄冷过冷商超CO_(2)制冷系统的动态仿真模型,选取北京与哈尔滨作为典型城市,对土壤蓄/释冷系统的温度场进行分析,并进一步对系统热力学性能和能效进行分析。结果表明城市气候对系统蓄/释冷模式影响显著,在环境温度较高的地区采用跨季节土壤蓄冷过冷技术时系统具有更高的过冷度和排气压力,并且系统能效提升更加显著,北京和哈尔滨在典型周内平均COP提升率分别为8.97%和8.33%。

基于超音速两相膨胀器的新型CO_(2)热泵与制冷循环研究

综合性能优异的自然工质CO_(2)在改善环境问题方面具有重要作用。基于环保安全的CO_(2),采用制冷效率较高、结构简单、无运动部件的超音速两相膨胀器作为膨胀降温装置,构建新型CO_(2)热泵与制冷循环,对新循环进行热力学分析和模拟计算研究。结果显示,理想的热泵循环最大热泵系数COP_(h)为5.83、最大制冷系数COP_(c)为4.90,展现出良好的制热制冷性能;空调温区工况,新型CO_(2)制冷循环COP_(c)为6.69,是现有制冷性能相对最优的CO_(2)跨临界制冷循环COP的1.63倍,且系统运行压力降低,安全性可靠性提高;冰箱温区工况,COP_(c)随STPE入口压力的增大稳定在3.5附近,相对卡诺效率保持在0.78左右。研究表明,基于超音速两相膨胀器的新型CO_(2)热泵与制冷循环具有一定的发展潜力,为CO_(2)利用提供一种可能的参考。

琼东南盆地Ⅱ号断裂带新生界多期热流体活动与天然气运聚特征

运用流体包裹体、有机地球化学分析和压力模拟手段,综合研究了琼东南盆地东部Ⅱ号断裂带新生界多期热流体活动及天然气运聚特征。研究结果表明:(1)琼东南盆地东部Ⅱ号断裂带BX19-2构造天然气主要为烃气和CO_(2),烃气为煤型气和油型气的混合气,但不同气层中天然气组分含量差异较大,浅部三亚组气层为相对高含量的烃气(体积分数为83.93%)和低含量的有机成因CO_(2)(体积分数为7.11%);较深部的陵水组气层为含量相对较低的烃气(体积分数为16.10%~76.63%)和含量相对较高的幔源CO_(2)(体积分数为18.70%~81.56%)。(2)流体包裹体和岩石地球化学参数显示烃气运移与3期热流体活动相关,每期热流体的活动深度及引起的热异常程度均存在一定差异。3期含烃热流体活动的时间分别为中新世晚期(约8.8 Ma)、上新世(约4.5~4.1 Ma)和第四纪(约1.1~0.1 Ma)。(3)热流体是以断裂为主要通道发生垂向高效快速充注。来自宝岛凹陷深部的幔源CO_(2)在上新世晚期—第四纪(约2.2~0.5 Ma)发生充注,并驱替了陵水组储层的烃气。因此,宝岛凹陷Ⅱ号断裂带附近的圈闭可能具有钻遇高CO_(2)含量的风险。