烧碱溶液并列组合式热泵蒸发工艺研究

通过对烧碱溶液热泵蒸发工艺的研究 ,提出了一种用驱动蒸汽将热泵效二次蒸汽全部用热泵增压后同时供给热泵效和第一效蒸发器作加热蒸汽的并列组合式工艺。该工艺的热泵效由于可以在较低的浓度下操作 ,可以适当地改变工艺参数 ,采用尽可能小的蒸汽增压比以提高热泵的引射系数 ,可取得节能 1 5 %以上的显著效果。     

跨临界二氧化碳热泵喷射循环实验

在跨临界CO₂热泵热水器系统中引入优化设计的喷射器,对系统进行实验研究,分析了制热系数、引射比、升压比、喷射器效率等参数随热水体积流量和出口温度及高压侧压力的变化趋势以及优化设计的喷射器对系统的影响。实验结果表明:随着热水体积流量减小或其出口温度增加,引射比将逐渐减小,而喷射器效率逐渐升高;在测试工况范围内升压比基本保持不变,系统COP_h最高将近3.5;系统高压侧的压力因优化喷射器的引入而明显降低,有利于系统的安全运行;跨临界二氧化碳热泵喷射循环系统存在一个最优运行压力,值得注意的是在最优运行压力下,热水出水温度虽未达到最高,但依旧超过55℃。系统稳定运行在最优高压侧压力下,不仅系统性能大幅度提高,而且保证了热水的出水温度。     

射水抽气器结构优化的试验研究

利用试验台对射水抽气器进行了结构优化试验。给出了试验设备、试验方法和试验表的表头设计方法。以正交试验设计方法分析了喷嘴压力、喉嘴间距和面积比3个因素对引射系数的影响,并得到了最优方案。模拟结果表明:3个因素对引射系数的影响程度依次是面积比喷嘴入口压力喉嘴间距;引射系数随喷嘴入口压力的增大而增大,随喉嘴间距和面积比的增大先增大后减小。     

机械加压蒸汽喷射器的性能分析

针对蒸汽喷射器在一定工作蒸汽压力下存在引射极限的问题,提出了在传统蒸汽喷射器的引射蒸汽吸入段设置风机用以提高喷射器的引射推动力。通过对机械加压和传统蒸汽喷射器性能的比较,研究了截面积比、工作蒸汽压力和蒸发温度对机械加压喷射器性能的影响,同时对机械加压喷射器的经济性进行了评价。结果表明,吸入段机械加压使喷射器的引射系数和有效能利用率都得到了提高,当截面积比为9.0,蒸发温度为98℃时,与传统喷射器相比,机械加压喷射器引射系数平均增加2.3%,有效能利用率平均提高1.1%。随着截面积比、工作蒸汽压力以及蒸发温度的升高,机械加压喷射器的引射系数均有所增加。经济评价得,机械加压后喷射器系统节省的蒸汽费用是风机运行消耗电费(即产出/投入)的4.5倍。     

不同增压方式对空气源吸收式热泵性能影响的模拟分析

我国建筑采暖和生活热水能耗较大,基于空气源吸收式热泵的供热系统是北方寒冷地区具有较大节能潜力的解决方案。由于单效空气源吸收式热泵无法运行在气温较低的环境下,提出采用增压循环来提高空气源吸收式热泵的低温性能,并根据增压方式的不同分为低压增压和高压增压两种形式。以NH₃-LiNO₃作为工质对,对不同形式空气源吸收式热泵进行了对比分析。结果表明:两种增压方式均能有效提高吸收式热泵的低温性能,在不同的室外气温、热源温度和热水温度下,能够实现20%~45%的节能率;此外,低压增压的一次能源效率比高压增压更高。综合节能性和实现难易程度,低压增压是提高空气源吸收式热泵低温性能的较好手段。     

应用于有机朗肯循环的喷射器理论与实验研究

将喷射器应用于有机朗肯循环（ORC）,构成喷射式有机朗肯循环（EORC）。EORC中喷射器引射膨胀机的出口排气,以降低膨胀机排气压力,增大膨胀机的工作压差,来提高循环的做功能力。为分析喷射器性能对EORC循环性能的影响,以经典喷射器理论为基础,选用R600为工质,在MATLAB平台,编制喷射器引射系数与引射压力的优化程序,对喷射器的最大引射系数与最小引射压力进行优化研究。结果表明,混合压力和引射系数一定时,工作流体的引射能力随工作压力的增大不断提高,能够引射更低压力的引射流体;最大引射系数和喷射效率随工作压力增大逐渐增大。并据此设计喷射器和构建EORC实验系统,初步实验表明：相比于ORC,EORC的做功能力明显提高,但系统热效率有所降低。     

蒸汽喷射压缩器的变工况特性模拟与分析

采用改进热力学,建立了蒸汽喷射压缩器变工况特性数值计算模型。结合水蒸气物性程序,对热压缩海水淡化系统中的蒸汽喷射压缩器的变工况性能进行了计算,分析了工作蒸汽压力、引射压力、混合蒸汽压力的变化对引射系数的影响。计算结果表明,当压缩蒸汽的压力高于设计值时,引射系数随压缩压力的增大而减小,而当压缩低于设计值时,引射系数保持不变;提高引射蒸汽压力会引起引射系数的增大;主动蒸汽压力偏离设计值时,主动蒸汽压力的降低（低于设计值）或提高均会引起喷射器性能的降低。     

两级低压引射器的结构设计与数值分析

引射器是目前家用燃气热水器、壁挂炉中燃烧器的重要组成部件，承担着两种以上介质相互引射及其混合的关键任务。首先对燃气燃烧器用的两级引射器进行了结构设计和优化，并对设计出的两种两级引射器进行了二维、稳态的数值模拟，探究了两级引射器内燃气和空气进行动量及质量交换的混合过程，采用质量引射系数和出口甲烷质量分数标准差系数来分别表征引射器的引射性能和混合性能，研究了引射器结构参数和运行参数对引射器性能的影响。研究表明，两种两级引射器均可以引射超过化学当量比的空气，第一级引射器混合段的长度存在最优值使引射器质量引射系数达到最大，当引射器其他参数相同时，优化后的两级引射器在不同背压下引射性能均有提升，在不同背压下混合性能有所降低，背压越高引射性能提升程度越大，混合性能降低程度越小。     

锥芯可调型引射技术变工况适应性实验研究

随着天然气井开发时间的推移,井口压力逐渐降低,低压井口的增压集输成为研究热点。目前,常用的天然气引射技术由于结构尺寸固定,对气井的压力和流量的变化适应性差,使其运行效率普遍较低。据此,设计加工了一台锥芯可调型引射器装置,并对其变工况性能进行了实验研究。结果表明随着可调锥的深入,高压口流量减小,可实现70%左右的流量调节,而且调节过程中低压口流量几乎保持不变,从而使得装置引射率ξ提高,可见该引射技术具有很强的抗流量波动能力。随着可调锥的深入,装置对应的最佳膨胀比增大,从而提高了装置对大膨胀比工况的适应性。同样压缩比下,装置引射效率会随着可调锥的深入而提高,但会降低装置有效引射的压缩比范围。     

锥芯可调型引射技术变工况适应性实验研究

随着天然气井开发时间的推移，井口压力逐渐降低，低压井口的增压集输成为研究热点。目前，常用的天然气引射技术由于结构尺寸固定，对气井的压力和流量的变化适应性差，使其运行效率普遍较低。据此，设计加工了一台锥芯可调型引射器装置，并对其变工况性能进行了实验研究。结果表明随着可调锥的深入，高压口流量减小，可实现70%左右的流量调节，而且调节过程中低压口流量几乎保持不变，从而使得装置引射率ξ提高，可见该引射技术具有很强的抗流量波动能力。随着可调锥的深入，装置对应的最佳膨胀比增大，从而提高了装置对大膨胀比工况的适应性。同样压缩比下，装置引射效率会随着可调锥的深入而提高，但会降低装置有效引射的压缩比范围。     

热泵精馏在三氯氢硅提纯过程中的模拟

运用化工模拟软件Aspen Plus,选用NRTL-RK物性模型和RADFRAC精馏模型,对三氯氢硅精馏塔的两种热泵流程进行了模拟计算,分别是塔顶气体直接压缩式和塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏。对比热泵精馏流程和常规精馏流程,结果表明：对三氯氢硅提纯而言,塔釜液体闪蒸再沸式热泵流程更有利。本研究采用双塔串行流程提纯三氯氢硅,运用塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏技术,优化后的主要操作参数为：T1塔回流比20,节流阀压力180 kPa,压缩机出口压力309 kPa;T2塔回流比5,节流阀压力227 kPa,压缩机出口压力310 kPa。优化后三氯氢硅的一次收率为88.75%,纯度超过99.9999%;在处理量相同情况下,与常规精馏相比,能耗费用节约82%。     

Mathematical model of absorption and hybrid heat pump

Recovering waste heat from industrial processes is beneficial in order to reduce the primary energy demands and heat pumps can be used to this purpose.Absorption heat pumps are energy-saving and environment-friendly because use working fluids that do not cause ozone depletion and can reduce the global warming emissions.The hybrid heat pump processes combine the conventional vapor-compression and the absorption heat pump cycles.Studies about the simulations and modeling of hybrid heat pumps are few in literature.In this research a mathematical model for single effect absorption and hybrid heat pump is carried out with ChemCad(R) 6.0.1.LiBr-H2O is used as working fluid while electrolytic NRTL and electrolytes latent heat are used as thermodynamic model due to the better results.Binary parameters of activity coefficients are regressed from experimental vapor pressure data while default constants are used for the solubility expressions.A design of heat pumps is developed and a new modeling of generator is analyzed.The coefficient of performance of absorption heat pump and hybrid heat pump is equal to 0.7 and 0.83 respectively.For absorption heat pump a sensitivity analysis is carried out to evaluate the effect of temperature and pressure generator,the concentration of Li-Br solution on coefficient of performance,cooling capacity and working fluid temperature.For hybrid heat pump,the different coefficients of performance,the primary energy ratio,the generator heat,and the compressor power are analyzed for different values of compressor proportion.Results show that comparing the two systems the hybrid pump allows to save more primary energy,costs and carbon dioxide emissions with respect to absorption heat pump with the increasing of compressor proportion parameter.Future researches should focus on the construction of this heat pumps integrated in chemical processes as a biogas plant or trigeneration systems.     

泡沫铜孔隙率和孔密度对流动与沸腾换热特性的影响

以去离子水作为工质，设计并搭建了以泡沫铜为研究对象的单相和两相换热实验系统。对于单相流动换热，当Re数较小时，孔隙率80%、孔密度90PPI的泡沫铜样品换热性能最好；当Re数较大时，孔隙率80%、孔密度45PPI的泡沫铜样品换热性能最好。泡沫铜最大换热系数为空通道的6倍，但同时需付出更大的泵功损耗为代价。对于两相流沸腾换热，低孔隙率样品70%~80%能有效地降低壁面过热度和强化沸腾换热性能。孔隙率对沸腾换热性能起决定性作用，孔隙率越低，沸腾换热系数越大；孔密度对沸腾换热性能起次要作用。90PPI泡沫铜样品，因其成核址密度高和毛细力较大，有助于提升泡沫铜的沸腾换热性能。     

回热式布雷顿热泵的生态学性能优化研究

鉴于工业发展与环境保护之间的矛盾愈发尖锐，对于空气源热泵的研究亦愈发受到重视。针对不可逆回热式布雷顿热泵，以制冷量与循环熵产之比（ECOP）为优化目标，进行了系统性能优化与分析。该系统的优化分析过程充分考虑了不可逆度，冷/热边换热器、回热器的有限换热效率，压缩机、膨胀机的非等熵压缩/膨胀损失以及系统热损等因素，通过理论分析与数值推导，得出了生态学性能系数最优条件下的系统运行匹配参数关系。     

采用R410A单一工质的复叠式空气源热泵

针对空气源热泵在寒冷地区应用中存在的诸多问题，结合复叠式循环与压缩机直流调速技术，提出一种采用R410A单一工质的复叠式空气源热泵(SC-ASHP)系统，既可以按照传统单级压缩制热（SHC）模式运行,又可按复叠式制热（CHC）模式运行。不同工况下，对SC-ASHP系统在两种不同制热模式运行时的压缩比、排气温度、制热量与性能系数（COP）进行了模拟计算与实验研究，结果表明：低温环境下，CHC模式压缩比和排气温度远低于SHC模式；在冷凝温度46℃，蒸发温度-35℃工况下，CHC模式COP高于1.8，压缩机排气温度低于120℃，高低温压缩机压缩比均不超过5.0，系统可以稳定可靠运行；此外，CHC模式下提高低温压缩机转速可以持续提高系统制热量，满足低温环境下的供暖需求；新系统扩大了空气源热泵系统的应用范围。     

高温CO2热泵的超临界喷气增焓性能

提出了一种基于高温超临界喷气增焓技术的新型CO₂热泵循环，以显著提升跨临界CO₂热泵在高温循环加热工况下的制热性能。通过建立超临界喷气增焓型高温CO₂热泵系统的数值模型，并采用EES（engineering equation solver）软件对该热泵系统的循环加热性能进行了仿真分析。研究了在较高气体冷却器出口温度下，蒸发温度、压缩机中间压力、气体冷却器压力等参数对单位容积制热量和性能系数（COP）的影响。结果表明：在最优排气压力下，气体冷却器出口温度高达60℃时，该热泵循环的COP也能达到3.0左右；相对于普通喷气增焓系统，COP明显提高；相对于无喷气增焓的常规系统，在气体冷却器出口温度为60℃时，相对补气量为0.3、0.4、0.5的超临界喷气增焓系统COP分别提高了14.8%、21.2%、29.2%；气体冷却器压力和中间压力对系统COP的影响变化趋势一致，但气体冷却器压力的影响更为显著；此外，存在最优的气体冷却器压力和中间压力使系统COP达到最大，在气体冷却器出口温度为60℃，相对补气量为0.4时，最优气体冷却器压力和中间压力分别为13.5MPa和8.5MPa。     

等温或非等温颗粒吸附动力学模型:应用于吸附热泵(英文)

Understanding the interaction between a fluid and a solid phase is of fundamental importance to the design of an adsorption process.Because the heat effects associated with adsorption are comparatively large,the as-sumption of isothermal behavior is a valid approximation only when uptake rates are relatively slow.In this article,we propose to determine when it is needed to choose the isothermal or non-isothermal assumption according to two physical parametersα(ratio convection/capacity) andβ(quantity of energy/capacity) .The proposed problem is solved by a mathematical method in the Laplace domain.Whenα→∞(infinitely high heat transfer coefficient) or β→0(infinitely large heat capacity) ,the limiting case is isothermal.When the diffusion is rapid(α10) the kinetics of sorption is controlled entirely by heat transfer.If the adsorption process is to be used as a heat pump,it shall be represented by an isotherm model withαandβas high as possible.     

热泵耦合甲醇多效精馏节能新工艺

粗甲醇精馏的能耗是影响甲醇生产成本的关键因素之一。虽然五塔多效精馏可以降低精馏过程能耗，但仍存在相当的低品位余热未利用，为进一步降低五塔多效精馏工艺的能耗，本研究引入机械蒸汽再压缩式（MVR）热泵，在常压塔提馏段增设辅助再沸器，形成热泵耦合多效甲醇精馏新工艺。基于新工艺的全流程模拟数据，文章利用夹点技术对热泵设置的合理性进行分析，采用能耗、效能系数（COP）和年总成本（TAC）等指标对新工艺过程进行评价。结果表明：热泵耦合多效甲醇精馏新工艺中热泵设置合理，冷负荷为24.7MW，再沸器总热负荷为22.25MW，COP为22.5，相比五塔多效精馏工艺，冷负荷、热负荷以及TAC分别降低33.76%、32.64%和26.97%。热泵耦合多效甲醇精馏新工艺节能效果显著。