柴油机尾气余热回收系统的能分析和火用分析

采用R245fa作为循环工质,利用有机朗肯循环回收柴油机尾气余热,从而提高柴油机的燃油经济性。对不同蒸发压力下的朗肯循环热效率和发动机不同工况下余热回收系统的火用效率以及系统各组件的火用损失率进行了计算和分析。研究结果表明,蒸发压力越高则朗肯循环效率越高,工质和尾气之间传热的不可逆损失和蒸发器出口较高的尾气温度使得蒸发器的火用损失率最大,采用余热回收系统回收发动机尾气余热,系统输出净功最高可达18.7 kW。     

有机朗肯循环的热力学分析

应用热力学第一定律和第二定律对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力计算、能量分析和火用分析.并以R245fa为工质,针对100℃左右的热源,在给定工况下分析计算了系统的热效率.研究结果表明:影响热效率的因素为蒸发器出口、膨胀机出口以及冷凝器内的工质状态参数;要减少系统的不可逆损失,需减少各热力过程的有温差传热和摩擦损耗,即选取高效传热的蒸发器和冷凝器及设计制造适合有机工质的膨胀机;在冷凝器入口前加装回热器,可有效减少传热温差引起的不可逆损失,加装回热器后整个系统的热效率提高了0.32%.研究结果可供有机朗肯循环系统设计作参考.     

有机朗肯循环系统的实验研究和性能分析

对以自主设计的向心透平为膨胀机的有机朗肯循环低品位热能发电系统进行实验研究,结果表明:蒸发器的火用损失都是最大的,其次是冷凝器和向心透平,透平入口压力0.397 MPa、入口温度100.58℃时,蒸发器火用损失为3.81 k W,占总火用损失50.64%,冷凝器和透平火用损失为2.88和0.82 k W,分别占38.25%和10.89%.在实验基础上,用Aspen7.3模拟增加回热器对系统性能的影响,结果显示:热源温度和蒸发温度不变时,有回热器的ORC系统热力性能优于基本ORC系统.     

换热器传热能力对有机朗肯循环性能的影响分析

为了提高低温有机朗肯循环的技术经济性,基于热力学第一和第二定律,建立了系统数学模型,以R1233zd(E)作为循环工质,在蒸发器热负荷恒定和系统净输出功最大的两种约束工况下,分析了蒸发器和冷凝器的传热能力对有机朗肯循环系统的影响。结果表明:适当提高蒸发器和冷凝器的传热能力均能提升有机朗肯循环系统的热力性能;相对而言,蒸发器传热能力的影响更为显著,当蒸发器与冷凝器的传热能力增大2倍时,系统热效率分别升高了约168%和60%。此外,存在最佳的蒸发器和冷凝器传热能力使有机朗肯循环系统的比初始总投资最小。     

有机朗肯循环系统回收发动机尾气余热的研究

根据柴油机排气余热的特点设计了有机朗肯循环余热回收系统。采用R245fa作为工质,根据工质在不同蒸发压力下的蒸发率结合发动机的试验数据分析了两相流对系统性能的影响。通过比较系统净输出功、有机朗肯循环效率及主要部件损的变化规律确定了系统的最佳工作方案。结果表明,系统在全排气质量流量范围内能平稳地工作,有机朗肯循环效率达到10.2%,减小了各主要部件的损,余热回收效果明显。     

并联型热电联产系统的热力性能模拟

为解决传统中低温余热回收系统循环热效率低、冷凝热难以利用的问题,提出了一种并联型有机朗肯循环与喷射式热泵联合循环系统结构。通过并联布置热机子循环与热泵子循环,并增设外部换热器,可回收全部冷凝热量用于制备辐射采暖水,同时系统输出的热电比在一定范围内可调节。建立了系统能量分析模型和?分析模型,对比分析了联合循环与有机朗肯循环的热力性能。研究了部件?损失与系统?流特性,并分析了工质流量比和蒸发温度对系统热力性能的影响规律。结果表明：联合循环热回收效率和?效率比有机朗肯循环分别提高了60.83%和30.76%。?损失最大的两个部件分别是发生器和外部换热器,造成外部换热器?效率低的主要原因是内部传热温差较高。工质流量比对系统热力性能影响显著,当蒸发温度低于25.2℃时,工质流量比的可调节范围最大。本研究成果可为高性能中低温余热回收系统的研发提供指导。     

换热器效率的影响因素及其在热经济分析中的作用

通过对简单换热器的效率进行分析,得出了在忽略热损失及压力损失时,换热器的火用效率不仅与换热温差的大小有关,而且与热冷流体的温度有关的结论;提出了在热经济分析中,不能简单地根据效率的高低来判断换热器的结论.     

低温有机朗肯循环工质性能分析

根据对有机朗肯循环工质的选取原则,选出7种工质作为备选工质,建立了有机朗肯循环的热力学模型,并基于热力学第一定律和第二定律对其热力过程进行了计算分析,分别对7种工质的蒸发压力、单位工质净功量、不可逆损失、热效率、火用效率进行对比,结果表明,在给定的热源范围内,R141b各项性能最佳,R1233zd其次,而R1234yf和R1234ze表现较差.     

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.     

液氮发动机循环可用能及效率分析

针对液氮发动机开始朗肯循环过程可用能损失较大的问题,提出分析方法,研究液氮发动机开式朗肯循环过程中可用能损失分布;研究并设计液氮二级再热系统,分析液氮发动机开式朗肯循环与内燃机混合加热循环的联合循环.结果表明,排气是可用能损失的主要环节之一,约占系统输入可用能的20%;且初始膨胀温度受环境温度限制是导致排气可用能损失的主要原因.再热系统可以消除环境温度因素对循环效率提高的限制;采用二级再热膨胀系统,选取合理的再热温度和二级膨胀压力可以得到更高的效率.采用液氮发动机开式朗肯循环与内燃机混合加热循环的联合循环,可以将无法直接做功的内燃机常压高温排气的温度转化为液氮发动机进气可用能,等质量工质的联合循环将整个系统的平均效率提高了8.06%.     

热管换热器热传递矩阵及热管换热器传热效率

本文提出了热管换热器热传递矩阵的概念.用热传递矩阵相似关系,推导出了热管换热器传热效率计算式.并讨论了极限情况下的热管换热器效率表达形式.     

应用于LED散热一体化平板热管的传热性能

为解决LED散热问题,制作了一种一体化平板热管,搭建了平板热管实验台以研究此平板热管的传热性能,设计了模拟热源的保温方案.为了模拟LED芯片的发热,制作了模拟芯片热源,并对实验结果的不确定度进行分析.通过实验研究了加热功率、充液率和工质对平板热管传热性能的影响.实验结果表明:此平板热管具有良好的均温特性.在所测试的功率范围内,蒸发腔热阻随着功率的上升而降低.充液率方面,此平板热管的最佳充液率为40%.在测试的3种工质中,去离子水的传热效果最好.     

管壳式换热器的强化传热

从强化传热技术机理出发,分析了管壳式换热器的各种强化传热元件的结构特点、强化效果及适用工况,介绍了近年来国内外管壳式换热器的强化传热的发展现状,并阐述了换热器强化传热的发展方向。     

地源热泵U型埋管换热器动态传热特性的数值分析

针对垂直U型换热器埋管及其周围回填材料和土壤传热过程,建立了将U型管壁的边界换热取为第三类对流换热条件的二维非稳态传热模型,并对处于土壤恒温区某一深度的动态传热特性,尤其是热流规律进行了数值模拟研究.分析结果表明,各处瞬时热流随时间推移存在不规则情况阶段、正常情况阶段以及准稳态阶段.各处进入准稳态阶段的时间主要取决于回填材料和土壤的热扩散系数,而准稳态阶段热流变化规律仅与导热系数有关,这对土壤导热系数现场测试具有重要的理论指导意义.     

针翅管式相变蓄热器传热特性的实验研究

采用赤藻糖醇作为相变材料,将三维针翅管用作换热元件以强化换热,设计了一套针翅管式相变储热换热器实验装置,对相变储热换热器的充、放热特性进行了实验研究:测定了赤藻糖醇的温度分布随时间变化的规律;改变充、放热流体工况,分析了流量对换热的影响,以及能量随时间变化的规律.实验结果表明:材料温度在120℃附近相变区域内变化缓慢,在换热过程前期变化较快,后期较慢,相变材料温度变化规律一致,但随时间有超前或滞后现象;随着换热的进行,储、放热速度下降.该储热换热器较好地实现了能量的储存和释放,为中温领域相变蓄热技术的应用提供了理论基础.     

土壤源热泵单U型埋管换热器短期运行换热分析

单U型管是当前土壤源热泵系统广泛使用的地下换热器形式,而地下换热器是地源热泵系统的重要组成部分。考虑U型管的实际形状,借助数学方法和数值分析软件,建立了地下垂直埋管换热器传热模型,并通过编程求解数学模型,得到了系统短期运行不同工况下埋管周围土壤的温度场分布情况。通过分析得出土壤导热系数、土壤比热、钻孔回填材料导热系数以及U型管间距的大小对埋管的换热性能具有直接影响。得出的结果可为合理设计地下埋管换热器提供参考。     

地源热泵埋管换热器传热模型及其应用

介绍了地源热泵地下埋管(套管式和U型管式)换热器传热模型的理论基础和应用方法,并进行了实例计算,对计算结果进行了分析和讨论,其中重点对管群换热器的修正系数η的意义和计算方法进行了讨论,对使用GSHP.HTM主程序需要输入的已知参数及某些基础数据的确定方法进行了分析,对JSW.HTM子程序的计算公式及其数据的取值做了介绍.最后还对使用计算程序时应注意的问题做了分析讨论.     

耐热球墨可锻铸铁的耐热性

含Ｃｒ、Ｓｉ各４～５％的耐热球墨可锻铸铁是一种缩松倾向小、抗渗漏性能良好的新型耐％热铸铁。着重研究了其耐热性（主要是抗氧化性），初步分析了它的氧化膜成分与结构。最后得出：在９５０℃条件下，其抗氧化性较中硅耐热球铁高出一个数量级。     

热量表的热量计量及传感器选型

以热量表热量计量原理为基础,介绍了几种常用的热量计量方法,分析比较了各自的优缺点,详细讨论了具有k系数补偿功能的热量计量方法——k系数补偿法,该方法实现了k系数的温度和压力在线补偿,因而具有较高的精度．还介绍了热量表测量系统的构成。     

套管换热器换热特性的数值分析

采用三维模型数值模拟了套管的换热特性,分析了套管换热器出口位置、倾角对套管对流换热性能的影响,选择给出了部分截面上的温度、Nusselt数(Nu)和对流换热系数的分布.结果表明:套管出口位置对换热量有重要影响,而倾角对换热量影响很小;温度在热边界层内发生剧烈变化,外管壁面温度变化不明显;对流换热系数随雷诺数(Re)(2 650～10 800)的增加而增加.将Nu的计算结果与Kays和Leung的解析解作了比较,二者吻合很好.