熔融碳酸盐燃料电池总能系统的热力学分析

燃料电池是将燃料的化学能通过电化学反应直接转化为电能的电化学发电装置.通过将高温燃料电池的排气作为吸收式制冷机的驱动热源,提出了一个由高温燃料电池（MCFC）和吸收式制冷机等组成的冷热电联产系统,该系统在提供电能的同时,还可为建筑物等用户夏季供冷和冬季供热.该系统的能量和癆平衡分析结果表明系统总的燃料利用率可达86%以上,癆损失最大值发生在燃料电池子系统.     

基于燃料电池的分布式热电冷联供总能系统

高温燃料电池具有发电效率高、燃料适应性强、余热温度高和环境友好等优点,因而,发展基于高温燃料电池的分布式热电冷联供总能系统具有重要的研究意义和良好的应用发展前景,可望为解决我国日益严峻的能源与环境问题开辟新路.介绍了分布式热电冷联供总能系统的工作原理、主要类型、特点及发展现状,提出了一种基于高温燃料电池的热电冷联供总能系统的构成原理,并对该总能系统进行了分析,为发展适合我国国情的分布式热电冷联供总能系统提供参考.     

氨水吸收式制冷循环的热力学分析

研究了氨水体系及制冷循环的模型,采用模拟计算的方法对氨水单级吸收式制冷循环及循环的热集成进行了研究。分析了操作参数对循环特性的影响,并考察了热集成循环的能量特性。     

熔融碳酸盐燃料电池发电厂的应用与商业化

首先分析了开发熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）发电厂的必要性、可能性及资源条件,然后从电极、单电池、电堆、系统4个层次阐述了MCFC燃料电池的发电原理,并分析了其中发生的主要热、电过程;给出了有代表性的天然气MCFC发电厂、煤气化MCFC－燃气轮机－汽轮机联合发电厂的原理、构成和主要过程;介绍了MCFC发电系统商品化的最佳容量、燃料选择、全球主要市场的前景和特点、商业化存在的障碍。最后简要阐明了我国大力研究和开发MCFC发电系统的现实意义。     

熔融碳酸盐燃料电池的计算流体力学模拟

为研究熔融碳酸盐燃料电池内发生的传热传质和电化学反应等物理化学过程，建立了一个三维数学模型.模型综 合考虑了电池内的流体流动、传热、多组分传递、电化学反应及电压-电流关系等.利用计算流体动力学（CFD）技术对数 学模型进行了数值模拟计算，得到了不同流动形式（顺流、逆流和叉流）电池内的温度和组分的体积分数等的详细的空 间分布，分析和讨论了相应的传递机理.结果表明阴极的出口温度大于阳极，且逆流方式有利于降低出口温度；化学反应 速度主要取决于阳极燃料气体的体积分数.     

基于SOFC的功冷联供系统热力学特性分析

为提高固体燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)的能源综合利用效率,提出一种基于SOFC循环、燃气轮机和吸收式制冷机的功冷联供系统。建立联供系统的热力学模型,给出设计工况下的热力学参数,对联供系统进行模拟分析。结果表明,在设计工况下,燃料电池发电效率、联供系统总发电效率和功冷联供效率分别为46.81%、54.53%和72.24%。燃料电池进口温度为620 ℃时,联供系统取得最大总发电效率和功冷联供效率,分别为54.66%和72.42%;在燃料电池进口温度为600 ℃时,联供系统输出制冷量最多。     

基于SOFC的功冷联供系统热力学特性分析

为提高固体燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)的能源综合利用效率,提出一种基于SOFC循环、燃气轮机和吸收式制冷机的功冷联供系统。建立联供系统的热力学模型,给出设计工况下的热力学参数,对联供系统进行模拟分析。结果表明,在设计工况下,燃料电池发电效率、联供系统总发电效率和功冷联供效率分别为46.81%、54.53%和72.24%。燃料电池进口温度为620 ℃时,联供系统取得最大总发电效率和功冷联供效率,分别为54.66%和72.42%;在燃料电池进口温度为600 ℃时,联供系统输出制冷量最多。     

熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机混合发电系统的温度解耦控制

通过对熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机混合发电系统温度控制系统的研究分析,提出了对多变量系统进行解耦控制的方法.在解耦控制器的设计方面,采用了基于准对角递归神经网络的双变量动态解耦PID控制法.仿真结果表明,所设计的解耦控制器能使得系统各部件在期望温度范围内运行.     

基于不同Kalina循环的三种冷热电联供系统的热力学与热经济学分析

以地热为热源,分别以KCS⁃11、KCS⁃34和KSG⁃1作为底循环,针对闪蒸⁃Kalina循环与吸收式制冷循环结合的三种冷热电联供系统（F⁃KCS11⁃ARC、F⁃KCS34⁃ARC、F⁃KSG1⁃ARC）,进行了热力学和热经济学性能对比分析。结果表明,F⁃KCS11⁃ARC系统的总㶲损比F⁃KCS34⁃ARC系统和F⁃KSG1⁃ARC系统分别低5.3%和2.7%,其㶲损最大的组件是换热器1。F⁃KCS34⁃ARC系统的热效率最高,但地热源温度为155～220 ℃时,F⁃KCS11⁃ARC系统的热回收效率最大,且较小的地热源温度和闪蒸压力能使该系统获得更高的热回收效率。热经济学分析表明,泵1在三个系统中是成本最高的组件,其次为汽轮机2。F⁃KCS11⁃ARC系统的成本最低,年净收入最高,而且投资回收年限最小,其值分别为2.09×106美元、6.61×105美元和3.72 a。     

三类固体氧化物燃料电池发电系统热力学分析

建立了适用于发电系统的直接内部重整固体氧化物燃料电池(SOFC)的数学模型,对以CH4为燃料的3种SOFC发电系统进行了热力学分析.为提高整个系统的发电效率,采用煳的概念对系统中热力设备的可用能损失进行了分析.计算结果表明,对于由SOFC和燃气轮机组成的联合发电系统,其发电效率可达60%,整个系统的联合热电效率约为80%.     

氢能利用的热力学分析

在系统梳理燃料分析理论的基础上,结合氢气物性和利用趋势及其独特之处,对氢气的燃料进行了分析探讨.并将氢气的燃料与其他理想气体进行了比较,提出如果氢气用于发电,其能源利用过程中,热力学第二定律效率必须高于天然气6.7%才能被视为科学的利用,这将对氢气的合理利用提出挑战.在分析和计算基础上得出氢气的燃料大于其低位热值,小于...     

炼铁伴生能源联合循环系统热力学性能分析

针对富余煤气和烧结余热分散回收利用效果不显著的问题,提出一种炼铁伴生能源联合循环发电方法.通过系统整合,即将烧结余热引入余热锅炉,与传统的富余煤气燃气-蒸汽联合循环系统耦合,构成炼铁工序伴生能源联合循环系统,使炼铁工序中伴生的富余煤气和烧结余热资源梯级利用.基于能量平衡、平衡和能级平衡理论,对系统整合前后热力学性能进行分析比对.绘制出整合前后系统的能流图和流图,并计算出系统中各个组件的能损失和损失.结果表明：在富余煤气初参数和蒸汽侧热力参数均相同条件下,整合后系统能效率及效率分别较整合前提高了1.51%和0.64%,而能级差降低了11.8%.     

Thermodynamic analysis of the Ti-Al-N system

Motivated by the application of (Ti, Al)N alloy compound in the coating layer, the ternary phase diagram of Ti-Al-N was analyzed by the calculation of the phase diagram (CALPHAD) technique. The isothermal sections of the Ti-Al-N ternary system were constructed and compared with the literature experimental results. The thermodynamic parameters of the Ti-Al-N ternary sys- tem and the related Ti-N and Al-N binary systems were adopted from literatures, whereas, those of the Ti-Al binary from the literatures were adjusted according to both the ternary and the binary phase equilibria. The consistency between the calculated results and the experimental data shows that considering the ternary thermodynamic relationship, the adjustments to the thermodynamic parameters of the related binaries are necessary.     

压缩机驱动金属氢化物制冷系统的热力学分析

为了提高压缩机驱动金属氢化物制冷系统的性能,建立了该制冷系统的动态性能分析模型。通过模拟计算,分析了热源温度、反应器的比热、氢化物与反应器的质量比和传热系数等对系统动态性能的影响。模拟计算分析获得了一些有意义和有价值的结论,并根据计算结果提出了改善系统动态性能的措施。     

中低温热能发电技术的热力学对比分析

中低温热能的发电利用是太阳能、地热能转换利用及工业余热资源回收的重要方式。首先从热源温度、循环方式及技术特点出发,对典型的几种热功转换循环方式进行了分析,并且基于热源温度和装机容量的划分归纳出了各个循环适用定位,同时指出了对于350℃温度以下中低温热能,适合采用ORC和Kalina循环。最后从热力学分析角度,分析了两种循环下不同压力范围下,膨胀机入口温度与循环热效率之间的关系,得出ORC更适合于工业余热、太阳能等中低温热能的转换利用。     

氨水卡林纳-朗肯循环组合系统的热力学分析

为改善氨水卡林纳-朗肯循环组合系统的运行性能,选取动力回收效率和效率作为评价指标,对氨水卡林纳-朗肯循环组合系统进行研究.分析外界冷热源温度变化对系统动力回收效率和效率的影响规律,并且分析在一定初始条件下循环系统各个设备的损失和效率,有针对性地改善系统的传热性能.在热源进口温度为300℃,卡林纳循环和朗肯循环冷源进口温度分别为25℃和15℃时,卡林纳循环和氨水朗肯循环的动力回收效率分别为18.2%、14.6%,效率分别为41.1%、33.1%,而氨水朗肯循环的综合动力回收效率和综合效率可以达到19.6%和46.5%.当供暖水温度分别为70℃或90℃而回水温度保持40℃时,氨水朗肯循环可以获得55.3%或65.6%采暖回收率,8.7%或13.4%的热水效率.     

烧结余热发电系统的热力学分析和系统优化

提高余热利用率和发电净功率是余热机组优化设计与运行的目标。通过对济钢烧结厂余热发电系统热平衡和平衡计算及结果的分析,指出了降低余热锅炉出口废气损和内部换热损可有效提高余热利用率和增加汽轮机输出有用功,提出了热力循环系统的改进方法。通过编程分别对两种余热发电热力循环系统的余热利用率、余热损和发电净功率进行了计算对比分析,研究了三种技术指标随主蒸汽压力的变化规律,确定了余热锅炉主蒸汽压力的选择范围。上述研究结果可为低压余热发电系统的优化设计与运行提供较为科学的依据。     

能量传递系统强化的热力学判据

审视了传热和传质强化以及能量传递过程系统优化设计方法,指出了强化能量传递过程推动力与降低能量耗散的矛盾。基于场协同原理和火用传递过程动力学理论,导出了火用传递速率与能量损耗(火用损)及其与能量传递过程推动力的热力学关系,表明了强化能量传递过程推动力与降低能量耗散矛盾的统一性。进一步给出优化设计能量传递系统的热力学判据。依此分析了热传导和对流传热单元过程的优化设计方法。结果表明,可以通过协调不同驱动力之间的关系及其驱动力的大小,实现强化能量传递和降低能耗之间的权衡。该热力学判据具有普适性,场协同原理和最小熵产原理为该判据特例。     

加湿除湿脱盐系统的热力学分析及实验研究

基于加湿除湿(HDH)原理,搭建在低温常压下运行的新型脱盐系统,详细介绍系统的结构和工作原理. 在相关假设的基础上对加湿除湿过程进行热力学分析,开展空气循环体积流量、进料体积流量和料液温度等操作参数对系统产水性能影响的实验研究. 实验结果表明,系统产水量随着料液温度和进料体积流量的增加而增大;与预期相反,系统产水量随空气循环体积流量的增加而先增大后减小;当进料体积流量为60 L/h、料液温度为57 °C、空气循环体积流量为180 m³/h时,系统最大产水量和脱盐率分别达到1.7 kg/h、大于99.99%;当料液温度为38 °C时,系统最大造水比和单位体积产水能耗分别为3.8、166 kW·h/m³. 由于具有结构紧凑、模块化设计、操作简单、维护成本低、可以与可再生能源结合等特点,该系统在海水淡化领域颇具竞争力. 上述研究表明,该系统虽然有很大的提升空间,但很有希望应用于分散式小规模淡水生产.