面向工程应用的先进绝热压缩空气储能模型及先进㶲分析

先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage system,AA-CAES)仿真建模及分析是其工程实践的基础。然而,目前模型一般基于理想工况建立,分析结果与实际工况相偏差较大,无法指导工程应用。为此,在传统热力学模型基础上,考虑了空气流动阻力损失和能量转换设备损耗等因素,建立了面向工程应用的AA-CAES模型并以200MW盐穴AA-CAES系统为例进行了分析。同时,对系统效率分析方法进行改进并对其进行了先进㶲分析。结果表明,空气管道㶲损失占总㶲损失比例接近7%,能量转换设备损耗导致电-电效率比轴功效率低5%,二者对系统性能影响较大,在进行工程设计时不可以忽略。系统各部件可避免㶲损失占比均较大,表明系统具有较大的性能提升潜力。各部件㶲损失为其内部㶲损失,与其他部件是否工作在最佳状态关系不大。

采用不同工质的压缩气体储能系统热力性能对比分析

通过完善高、中、低温压缩气体储能系统结构,分别使用空气和CO_(2)2种工质进行仿真模拟,对使用不同工质的系统循环效率、储能密度和[火用]进行分析和对比。结果表明:使用空气工质的高、中温系统循环效率更高,低温系统反之;使用空气工质的系统[火用]效率更高;使用CO_(2)工质的系统储能密度更高,系统输入[火用]、输出[火用]和[火用]损失更低。

湿空气处理的分析

湿空气的分析是研究湿空气处理系统能量转化的重要工具 ,其关键是环境参考点的选择。综述了以往相关研究成果 ,根据空调应用的实际情况 ,提出了作者的观点和理由。并根据作者提出的观点 ,分析了一些实际的问题 。

压缩空气储能系统单耗分析模型及其应用

根据单耗分析理论,将压缩空气储能系统储能过程中产生的高压空气以及释能过程中产生的电能视为产品,分析储能系统运行过程中的不可逆热力学过程的效率和损失及其附加燃料单耗,建立了一套完整的压缩空气储能系统单耗分析模型;并针对基于美国Mc Intosh电站改进的压缩空气储能系统及其热力参数,在热力计算的基础上,进行了压缩空气储能单耗分析。结果表明:在整个储能阶段压缩过程损失最大,效率最低,其附加单耗最高;在释能阶段虽然回热过程的效率最低,但是其附加单耗最低,燃烧过程和膨胀过程的效率较高但是其单耗也较高;从理论上证明了回热器是提高压缩空气储能系统效率的重要因素。

基于正交设计的压缩空气储能系统效率分析

根据压缩空气储能系统的结构特性,采用正交设计和数值模拟方法对压缩空气储能系统的压缩机绝热效率、级间冷却温度、储气室最低工作压力、回热度、膨胀透平绝热效率和燃烧室效率等6个参数进行实验设计和数值模拟,并对模拟结果进行效率分析.通过对实验结果的方差进行分析,得到设计参数对系统效率的影响程度.结果表明:在压缩空气储能系统中,压缩机绝热效率、级间冷却温度、回热度、压缩机绝热效率与级间冷却温度的交互作用、级间冷却温度与回热度的交互作用以及压缩机绝热效率与膨胀透平绝热效率之间的交互作用为影响压缩空气储能系统总过程效率的显著因素;在现有技术水平下,降低压缩机级间冷却温度和提高回热度是提高压缩空气储能系统效率的最佳选择.

空调系统热力学分析与节能

依据热力学第二定律的分析方法,对空调系统热力学模型中的四个子系统分别进行了分析,分析了造成空调系统能量利用率低的根本原因,指出了提高能量利用率的措施。对一实际空调系统进行了分析和计算。

压缩空气发动机工作过程分析

压缩空气发动机是一种采用压缩空气直接膨胀做功的'绿色'发动机。若将压缩空气发动机作为车辆动力源,可缓解传统内燃机车辆的尾气污染问题。然而,压缩空气发动机工作效率偏低,难以替代传统内燃机作为车辆主要动力。为提高压缩空气发动机工作效率,了解压缩空气发动机工作过程能量损失的产生机制以及其变化规律,该文应用热力学理论和分析方法对其工作过程损失分布进行了研究,并利用试验数据验证了压缩空气发动机效率变化规律。结果表明:由于节流以及高压、低温尾气排放等因素,压缩空气发动机工作过程损失主要存在于进气过程和排气过程,两者总共占进气总量的30%~40%;压缩空气发动机转速升高,进气损失和排气损失均增加;进气压力升高,进气损失减少,排气损失增加;进气温度升高,进气损失和排气损失均减少。从经济性考虑,压缩空气发动机应运行于低转速,且适当提高其进气压力和进气温度。

气动汽车动力系统分析

应用热力学理论和分析方法,对气动汽车动力系统各主要环节在工作过程中能量损失情况进行了研究,结果表明,由于节流、泄漏和高压尾气排放等原因,在高压减压阀和气动发动机两个环节存在损失.运用平衡方程对相关环节中的损失进行计算,建立了系统的分析数学模型,并针对一气动汽车动力系统实例,应用该模型仿真计算得到了系统的流图,图示结果表明,最终做功输出的不到总有用能量的1/3,尾气排放、节流减压和泄漏等原因引起的损失分别达43.2%、18.3%和7.8%,对系统整体效率有较大的影响.

气动发动机能量转移系统分析

描述了一台单缸二冲程气动发动机的能量转移系统,利用火用分析法对该系统各个环节的能量使用效率进行了分析。分析结果表明:制备效率和气动发动机的指示效率是造成总能量效率偏低的主要原因;在气动发动机能量转移系统中,应该选择合适的压缩机并采用多级压缩、中间冷却的方式制备压缩空气;采用串联气缸等温膨胀方式多级利用压缩空气,可以提高气动发动机的指示效率;在能量转移系统中,应该采用容积膨胀减压方式减少减压环节的可用能损失;合理利用低温排气的冷量火用可以提高气动发动机能量转移系统的总能量效率。

毛细管平面空调系统的分析

在分析传统的空调系统自身存在的无法克服的缺点和弊端的基础上,探讨了毛细管平面空调系统形式及其优点,并运用分析的方法对其节能性进行了分析,研究发现:与传统的风机盘管系统、散热器采暖系统以及地板辐射采暖系统相比,分别可节能91.7%、81.3%、69.2%。该研究为毛细管平面空调系统的节能性提供了理论基础。

大型空分系统火用效率分析

应用稳流系统的火用方程对大型空分系统的空气处理系统和冷箱系统进行了火用及火用效率计算,进而可得知系统各个环节能源利用情况,同时简单介绍了减少火用损失、提高火用效率的一般措施。

HAT循环饱和器工质计算分析及效率

饱和器是HAT循环中的关键部件,对其性能的认识关系到整个系统的性能分析。运用的方法,计算了饱和器工质湿空气和水的值,分析了不同参考点的温度和湿度对值的影响规律,以及物理和化学扩散随湿空气温度的变化情况。通过建立饱和器平衡模型,采用了目的效率作为饱和器效率。计算结果表明：湿空气值随参考点的温度和湿度变化规律为：先减小,直到最低点为零,然后不断增加,值始终大于(等于)零,并且与参考点参数差距越大,值越大。当湿空气温度增加,物理所占比重减少,而化学扩散的比重增加,在到达一定温度后,化学大于物理。

数据机房双冷源空调系统设计与分析

介绍了数据中心常用的3种空调系统形式——常规冷水空调系统、单冷源+板式换热器空调系统和双冷源+板式换热器空调系统,结合北京某数据中心机房,通过损失和效率分析得出,中温双冷源和板式换热器空调系统相对于传统系统有较低的能耗和较高的效率。

微型压缩空气储能系统工作特性研究

为了探究微型压缩空气储能的工作特性,本文通过分析微型压缩空气储能系统的工作过程及原理,运用?分析法建立了系统储能过程、释能过程理论分析模型,并建立了系统?效率的评价模型;运用Aspen Plus软件建立系统储能子系统、释能子系统的流程仿真模型,分析了膨胀机入口压力、膨胀初始温度、系统流量等因素对膨胀机工作特性、系统效率的影响。仿真结果表明:增加入口压力、膨胀初始温度、系统流量和膨胀比能够有效地增加系统输出轴功;膨胀比以及膨胀初始温度越高,系统效率越高,但增长速度减缓,系统流量对系统效率几乎没有影响。本文建立的微型压缩空气储能系统热力学分析模型以及仿真结果能够正确反映关键输入参数对膨胀机输出特性的影响规律,可为设计高效微型压缩空气储能系统提供理论依据。

毛细管空调系统的节能性分析

文中介绍毛细管平面空调系统形式及其优点,通过和风机盘管系统比较计算,探讨其巨大节能潜力。

变压吸附空气分离过程分析

以变压吸附装置节能为出发点,利用工程热力学与吸附热力学有关理论建立严格数学模型,对小型双塔变压吸附空气分离系统进行分析,得出吸附压力和反吹压力对变压吸附装置效率的影响规律,以及变压吸附空分系统各工序的损失分布。通过计算发现,适当提高反吹压力或减小吸附压力都可以提高效率;损失主要发生在空气压缩机后冷却器冷却、吸附柱吸附、废气阀泄压放空3个工序,占总输入能量的比例分别为20.32%、33.57%、19.10%,相对而言,吸附柱泄压、均压、反吹,以及均压阀减压的损失较小。借鉴研究成果,从提高效率角度出发,在保证变压吸附装置的产品纯度、回收率、分子筛吸附量的前提下,应适当减小吸附压力、增加反吹压力,有利于设计出更节能的变压吸附装置。

集中空调系统分析方法的探讨

探讨了集中空调系统(?)分析方法,用统一的尺度(?)对系统能量利用的情况进行评价,为集中空调系统的节能提供了更有效的途径。

冰蓄冷低温送风空调系统损因素分析

低温送风空调系统引进新型冰蓄冷设备,采用正丁烷作为制冷剂,制冷剂与水直接接触,换热更强烈且稳定。为了研究该系统相应损因素条件下的节能薄弱环节,实现系统性能优化,基于该系统及各表冷器分析模型,分析了热湿比、新风比、送风温差等损因素对系统效率和各表冷器损率的影响。结果表明:当热湿比变化时,处理二次混风的表冷器损率随之呈正比变化,其他表冷器损率及系统效率随之呈反比变化;当新风比变化时,处理新风的两级表冷器损率随之呈正比变化,其他表冷器损率及系统效率随之呈反比变化;当送风温差变化时,处理一次回风的表冷器损率随之呈正比变化,其他表冷器损率及系统效率随之呈反比变化。

基于改良?分析方法的LNG冷能空分工艺优化

针对传统分析方法只能找到有效能损失的关键设备而无法找到其损失的主要源由的不足,提出了改良的?分析方法。为了提高LNG冷能用于空气分离工艺的效能,基于大连LNG接收站的基础数据,利用HYSYS软件对提出的LNG冷能空分工艺进行模拟,对传统?和改良?进行分析计算,研究了主要设备各类?损的分布情况,找到了引起各设备有效能损失的主要原因,并基于改良?分析结果进行工艺优化。研究结果表明:(1)?损失可划分为可避免内源性损失、可避免外源性损失、不可避免内源性损失和不可避免外源性损失4个部分;(2)各个压缩机的?损分布情况较类似,可避免的内源性?损均占较大比例;(3)不同换热设备的?损区别较大,LNG-104、E-100、E-101主要为可避免外源性?损,其他换热设备主要为不可避免内源性?损;(4)水冷器E-100和E-101的可避免外源性?损占比很大;(5)针对改良的?分析结果提出了更换压缩机、增加冷流、增加预冷设备等为优化方向的两种优化方案,优化方案的单位液态产品能耗和有效能利用率较原方案均有所改善,对比分析后优选了优化方案二——方案二的能耗约为0.394 9 kWh/kg(降低了6.6%)、有效能利用率约为0.40(提高了28.891%)。结论认为,优化结果验证了在LNG冷能空分工艺中采用改良?分析优化方法的可行性,为实际工程中空分工艺的优化开辟了一条新的技术思路。

空分装置有效能分析研究

分析方法是低温法精馏过程分析,也是空气分离过程节能分析的主要方法。本文使用空分有效能分析(EAASU)系统对唐钢气体公司的40000 m3/h(标准)空分装置进行了分析,其设计工况的流程效率为45.25%。分析结果表明,气态产品中氧的摩尔最大,液态产品中氩的摩尔最大;同种产品中液态摩尔大于气态摩尔。在相同环境条件和加工空气量的情况下,增加液态产品的产量,尤其是液氩的产量,可以提高空分装置的流程效率。以设计工况作为参照,基于EAASU软件进一步分析了不同产量的流程效率,即当液体总产量增加9%,则流程效率提高0.65%以上;气氧产量增加10%,则流程效率可提高1.56%。