立方型状态方程预测氟利昂工质热力性质的研究

立方型状态方程具有型式简单、精度高等特点。本文以常用的立方型状态方程 R-K-S、P-R 和 p-T 方程对氟利昂纯工质和它们的混合工质的热力性质进行了大量的计算和分析研究,给出了具有价值的各种工质的方程参数及二元相互作用系数。研究结果表明:B-T 方程具有比 R-K-S 和 P-R 方程更高的计算精度,利用它可以预测混合工质的热力性质及有助于进行新工质的寻找。     

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.     

单螺杆膨胀机双循环系统的应用——基于柴油机尾气余热利用的方案计算

为了提高柴油机燃料燃烧能量利用率,以某增压柴油机为例,设计了单螺杆膨胀机双循环系统来回收柴油机尾气余热能量。此系统由朗肯循环（水为工质）与有机朗肯循环（R245fa为工质）组成,由单螺杆膨胀机输出动力。建立双循环系统热力学模型,对其性能进行热力学分析计算,并确定合理的工作范围。可得出如下结论：随着柴油机尾气（水蒸发器出...     

新工质R125热力性质图表研制

根据MBWR状态方程及4个辅助方程式导出了新工质R125的其它热力性质计算方程,用Visual Basic语言编写了R125的热力计算程序和压焓图的绘图程序,计算结果与文献[1]给出的数据进行了比较,并给出了由计算结果编制的热力性质表与lgP-h图.     

低压水和水蒸汽热力学性质方程及应用

对低压水和水蒸汽的热力学性质进行了最小二乘曲线和曲面拟合,得到了一系列满足工程计算要求的热力学性质方程.并用这些方程对先进船舶柴油机余热动力回收系统进行了优化计算.     

采用R1234ze(E)/R245fa的非共沸混合工质有机朗肯循环系统实验研究

非共沸混合工质具有的温度滑移特性能有效提升有机朗肯循环（organic Rankine cycle,简称为ORC）系统的性能,具有重要的研究意义。本文介绍了ORC系统测试试验台,建立了非共沸混合工质系统热力学分析模型,通过实验研究了工质流量对混合工质ORC系统的运行性能及换热特性的影响,并且与纯工质ORC系统进行了对比。结果表明,在系统工质流量较大时,采用混合工质R1234ze（E）/R245fa的ORC系统性能具有明显的提升。     

基于PC-SAFT的混合工质筛选与有机朗肯循环系统优化

混合工质在相变过程存在温度滑移现象,能与冷热源更好地匹配从而提高有机朗肯循环(Organic?Rankine Cycle,?ORC)性能,成为ORC工质研究热点.混合工质组合和数量巨大,常规方法用于混合工质筛选及与系统参数的同步优化难度较大.建立了基于Perturbed-Chain?Statistical?Associ...     

有机朗肯循环系统工质设计与系统参数的同步优化

工质是有机朗肯循环（organic Rankine cycle，ORC）中能量转换的载体，其与冷、热源之间的匹配直接影响ORC系统性能。现有工质提升ORC系统性能有限，新型工质的设计对提升ORC性能非常重要。提出了基于计算机辅助分子设计（computer-aided molecular design，CAMD）的工质设计与和ORC系统同步优化的建模和求解方法，对传统CAMD模型进行了改进。建立了以ORC系统输出净功最大为优化目标的混合整数非线性数学规划（mixed integer non-line programming，MINLP）模型，提出了求解策略。基于9个基本元素选择37个基团，应用于建立的同步优化模型，获得了热源范围353.15~463.15 K和冷源范围293.15~298.15 K工况下的最优工质，并与现有工质进行了对比验证。对比结果表明，新型工质的ORC净功比现有工质ORC净功增加12.46%。对在计算ORC循环性能中涉及的工质物性，如临界温度、临界压力、沸点温度、比热容、密度和相对分子质量等进行了敏感性分析。     

船舶余热动力回收系统的静态特性模拟和分析

本文提出了一套船舶余热动力回收系统静态特性模拟的计算方法.该方法由系统的热平衡计算、部件设计、工质热物性计算及系统初投资的估计等四个部分组成.通过对一实际船舶余热动力回收系统的检验计算,证明了该方法的正确性;讨论了余热回收系统中,主要热力学参数的选取和变化对系统的影响;指出了余热回收系统设计中,主要热力学参数的选取原则.     

无工质泵氟—喷制冷系统

本文提出了无工质泵氟——喷制冷系统原理方案,取消了小型氟—喷制冷系统因需设置工质泵所带来的问题,为小型氟—喷制冷系统实际应用的研究初步奠定了基础。理论分析表明,当采用合适的τ_及τ_d时,无工质泵氟—喷制冷循环比有工质泵氟—喷制冷循环能更有效地回收利用低品位热能。     

有机朗肯循环机组性能仿真与变工况运行分析

目前国内外对于有机朗肯循环(ORC)系统的热力学研究大都集中在循环工质的优选与定工况下的循环系统优化和参数模拟,对于工程上遇到的变工况运行和安全运行的情况很少提及。使用流程软件AspenPlus对ORC系统进行了变工况运行模拟,并对模拟结果进行了分析,以期为应用ORC系统尤其是使用透平机作为动力设备的ORC系统提供一定的参考。     

中低温地热发电有机朗肯循环工质的选择

为了筛选出适合于中低温地热发电有机朗肯循环的较优有机工质,采用热动循环的分析方法及PR状态方程计算以10种干流体有机工质为循环工质的中低温地热发电有机朗肯循环的效率及其余主要热力性能.结果表明,总体来看,随着循环工质临界温度的升高,蒸发压力、凝结压力、输出功率及效率呈下降趋势,而循环热效率及地热流经换热后的排放（或回灌）温度呈上升趋势.以R227ea（七氟丙烷）作工质的有机朗肯循环系统输出功率及效率最高,蒸发压力及凝结压力均处于较合适的范围,R227ea是中低温地热发电有机朗肯循环较理想的工质.     

烟气余热有机朗肯循环工质的研究

通过热力学建模的方法对电厂烟气余热ORC循环工质进行研究,根据工质的筛选方法和REFPROP软件粗选出11种适合低温烟气余热发电的有机工质,通过热力学分析方法计算出ORC系统的循环热效率、泵功、净输出功、工质运行压力.结果表明,R601a是最适合低温烟气余热发电的工质,R245fa和R600次之.     

水平光滑管内R245fa轴向均匀沸腾传热特性实验研究

R245fa是有机朗肯循环系统（Organic Rankine Cycle,ORC）最常用的工质之一,研究其传热流动特性对于指导R245fa的ORC设计和运行有重要价值。搭建了有机工质单管传热流动测试台并开展了水平光滑管内R245fa在90℃下的沸腾传热实验研究。实验获得了平均干度、质量流率对平均流动沸腾传热系数和壁温沿管程分布的影响规律,并分析了原因。将实验结果与3个经典传热关联式预测结果进行了对比,结果显示平均偏差分别为38%、39%、20%。R245fa高温蒸发实验结果可为进一步修正传热关联式提供基础数据库,并用于指导热力循环工程实践。     

Optimization and Evaluation of a Vehicular Exhaust Heat Recovery System

Exhaust waste heat recovery system based on organic Rankine cycle (ORC) has been considered as an effective method to achieve energy conservation and emissions reduction of engine. The performance of adiesel engine with an on-board ORC exhaust heat recovery system was evaluated through simulations in this study. The combined system was optimized through controlling the exhaust gas mass flow rate entering the ORC system. The models of the engine with ORC system were developed in GT-suite and Simulink environment. The validation results showed high accuracy of the models. The performance of the system recovering heat from different exhaust gas mass flow rates was evaluated. The comparative analysis of the performance between the optimized and un-optimized system was also presented. The results indicated that the exhaust gas mass flow rate had significant effects on the system performance. Integration with the on-board ORC system could effectively improve the engine power performance.The power output of the engine-ORC combined system with optimization had further improvement, and the maximum improvement could reach up to 1 16.kW.     

Shift-characteristics and bounds of thermal performance of organic Rankine cycle based on trapezoidal model

In consideration of the constraints of actual working fluids on theoretical study of organic Rankine cycle (ORC), a trapezoidal cycle (TPC) with theoretical model to simulate ORC was proposed in previous works. In this study, mathematical models of working fluids including model of simulated saturation curve (MSSC) and model of linear saturation lines (MLSL) are proposed and built. Combining mathematical models of working fluids and TPC, the thermodynamic characteristics and principles of TPC (or ORC) can be studied or predicted theoretically. There exists a shift-curve of net power output with corresponding shift-temperature of heating fluid for working fluids, which indicates the shift of net power output from having optimum condition of maximum power to monotonic increase with evaporation temperature. This shift-characteristic is significant to working fluid selection and evaluation of cycle performance, for it indicates that cycle without optimum condition can yield higher net power output than the cycle with optimum condition. Equations to calculate the shift-temperature in ORC (or TPC) are derived; and equations to calculate the highest optimal evaporation temperature and highest maximum power as the highest optimum condition at this shift-temperature are obtained. Based on TPC and its theoretical model, the lower and upper bounds of thermal performance (maximum power and corresponding thermal efficiency) of TPC (or ORC) can be demonstrated and acquired. TPC can develop to Carnot cycle or trilateral cycle that it is significant to use TPC as a generalized cycle to study the general principles and characteristics of the cycles.     

热力学模型和相平衡网络平台开发及应用

在流程工业中，热力学模型和相平衡数据是工业过程设计、模拟、控制及优化必不可少的要件，其准确性和精度直接决定过程设计、建模及控制优化的优劣。鉴于此，基于统计缔合流体理论，构建和发展了一变阱宽方阱链流体分子热力学模型，并将其成功应用到常规流体、缔合流体、电解质溶液、离子液体、聚合物等体系纯组分的PVT、混合物的汽（气）液平衡、液液平衡、固液平衡以及蒸发焓、混合焓等热力学性质的描述。同时，将该状态方程与表面张力、黏度等模型结合，可满意地预测和计算混合物表面张力、黏度等传递性质。在计算不同热力学性质中，采用了同一套分子参数，分子参数可来源于实验数据、基团贡献法或溶剂化法。另一方面，理论模型检验和模型参数的获得常依赖正确的热力学实验数据，为便于模型构建、应用和数据查询，开发了流体相平衡网络平台（www.equilibria.cn），并系统阐述了流体相平衡概念、分类、应用，提供了相平衡数据查询系统与计算软件。以上模型和网络平台的开发，为流程工业的模型化、智能化提供了基础理论和数据支撑。