往复式活塞压缩机中间喷液制冷系统的火用分析

通过对往复式活塞压缩机进行改造,在单级活塞压缩系统的基础上搭建了一种中间喷液冷却的准两级压缩系统并在蒸发温度为-20℃的工况下进行实验测量,根据实验数据对单级活塞压缩系统和新型中间喷液冷却活塞压缩系统的COP、火用损失和火用效率进行计算。结果表明:加入中间喷液冷却系统后,系统的COP由1.27提升至1.36,单位制冷量由155.1 kJ/kg提升至176.7 kJ/kg;单级活塞压缩系统火用损失较大的部分是压缩机和膨胀阀,分别占压缩机输入火用的16.2%和14.8%,加入中间喷液冷却系统后压缩机部分的火用损失明显降低,仅占压缩机输入火用的3.6%,冷凝器及膨胀阀的火用损比也有所下降。     

1 000 MW机组外置式蒸汽冷却器系统

针对1 000 MW机组热力系统回热抽汽过热度偏高的问题,提出采用外置式蒸汽冷却器系统,比较了变负荷条件下1 000 MW机组常规系统和外置式蒸汽冷却器系统的〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损系数,分析了外置式蒸汽冷却器系统节能效果。结果表明：相比常规系统外置式蒸汽冷却器系统的发电效率提高0.19%,发电煤耗降低0.54 g/（kW·h）;外置式蒸汽冷却器系统中锅炉〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损系数和回热加热器〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损系数均低于常规系统,在两种热力系统中,回热加热器的〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损系数随着负荷的降低而降低,锅炉〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损系数随着负荷的降低而增大。     

天然气冷热电联供系统热经济优化研究

为了更好地理解能源系统在热力学、经济和生态方面的性能机制，提出了天然气和地热能耦合利用的冷热电联供系统，主要动力单元为内燃机，其高温烟气分别进入有机朗肯循环（ORC）和吸收式热泵进行梯级利用，末端烟气通入余热换热器制生活热水。以北京某宾馆为案例，建立了系统的仿真模型，提出了一种基于能值的〖HT5”，7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗-环境成本分析法，从生态角度考虑了整个生命周期链的当量排放，以系统单位〖HT5”，7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗-环境成本最优为目标，对高温烟气分配比例进行优化，对各过程的能值消耗进行了评价。研究表明：当来自内燃机63%的高温烟气进入ORC机组时，系统的单位〖HT5”，7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗-环境成本最小，为310 050 seJ/J；此时内燃机和吸收式热泵占据了该系统98%的能值消耗。     

光热吸储系统填充床多孔结构参数研究

为了对基于二次反射式聚光集热系统的光热吸储系统的建设提供理论支持,针对带有循环风机的光热吸储系统开展数值模拟和参数化分析研究。根据能量守恒方程,建立了岩石填充床的一维二相瞬态传热模型,通过MATLAB软件模拟了一个月的储热放热过程,以储热、放热、吸收效率,太阳能-〖HT5”,7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗转换比和平均出口空气温度作为系统热性能的评价指标,分析岩石颗粒直径和孔隙率对系统热性能的影响。结果表明：在30次循环结束后,系统达到稳定运行状态;岩石颗粒直径的变化对系统热性能影响较小,颗粒直径从0.03 m增至0.05 m,孔隙率、储热效率、放热效率和太阳能〖HT5”,7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗转换比下降幅度均在2%以内,平均出口空气温度由1 120 K降至1 100 K;岩石孔隙率的变化对系统热性能影响较大,孔隙率从0.8降至0.4,储热效率由96%增至98.8%,放热效率由97.9%降至92.7%,但吸收效率和太阳能-〖HT5”,7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗转换比变化幅度在0.9%内,平均出口空气温度由1 131 K降低至1 122 K。     

污泥干化焚烧新型余热回收系统的热力性能分析

基于能量梯级利用的原理提出了一种新型的污泥干化焚烧余热回收系统，充分利用了污泥焚烧后烟气中的高温热量，同时能满足焚烧炉和干化机运行的条件。相比于常规的污泥干化焚烧系统，新系统在干化机后增加了换热单元，充分利用了蒸汽中热量，提升了进焚烧炉污泥的热值；通过设置两级余热锅炉以及调整空气预热器的换热位置，改善了空气预热器和余热锅炉中存在的较大换热温差。基于某污泥干化焚烧项目的设计参数建立了热力计算模型，并基于热力学第二定律建立了余热回收系统的热力性能评价指标，结果显示：随污泥中可燃质含量的增加，余热回收系统的〖HT5”,7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗效率升高；相比于常规系统，新系统的热力学〖HT5”,7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗效率提升了1.72%，由于蒸汽品质得到提升并且用于小汽机做功，运行经济性得到提升。     

基于实验数据的复叠式高温热泵系统先进

为了研究复叠式高温热泵系统各部件火用损分布特性及其产生的原因以指明系统优化方向,通过搭建实验台,实现了90 ℃的大温差升温(30~120 ℃)。基于实验数据,分别采用常规火用分析和先进〖HT5”,7〗火用分析（advanced exergy analysis）方法对复叠式热泵系统进行分析。结果显示：高温压缩机和低温压缩机的火用损失最大,系统的内源火用损失占总火用损失的93.73%,可避免火用损失占总火用损失的70.79%,表明火用损失主要来自于部件本身,且部件的改进潜力很大;高温压缩机、低温压缩机和高温冷凝器的内源可避免火用损失最大,在系统优化时应当优先考虑这些部件,可减少系统51.04%的火用损失。     

土壤源热泵系统的[火用]分析

对组成土壤源热泵系统的3个回路以及整个系统的制冷和制热工况进行了全面的(火用)分析,分别给出了它们的(火用)损失、(火用)效率、(火用)损率、(火用)损系数以及热力学完善度的表达式.结果表明:在对系统进行(火用)分析时,必须将这几个指标结合起来使用.在整个系统中,(火用)损率最大的部件是压缩机,而(火用)效率与热力学完善度最低的却是土壤热交换器.因此,压缩机和土壤热交换器是整个系统改进的首要对象.     

中温闭式热泵干燥消防水带系统的(火用)分析

通过(火用)分析的方法分析以R134a为制冷剂的中温闭式热泵干燥消防水带系统的性能，对比研究不同干燥温度下系统COP、单位能耗除湿量、(火用)损失以及(火用)效率的变化情况，确定系统最佳干燥工况。结果表明：随着干燥温度的提高，干燥时间逐渐变短，系统COP逐渐降低，总(火用)损失降低，(火用)效率随之增加。在干燥温度为65℃时系统总耗电量达到最小值，为3.01 kWh。此时单位能耗除湿量（SMER）达到最大，为0.537 kg/kWh。系统(火用)效率在干燥温度为60℃时达到最大，为44.2%，比干燥温度为40℃的最低(火用)效率提高87.3%。     

基于多模型动态矩阵控制的喷氨优化装置及应用

针对PID调节的常规喷氨控制策略难以较好地解决由于大时延、外扰等因素造成的选择催化还原（Selective Catalytic Reduction，SCR）出口NO〖HT5”〗x浓度大幅波动的问题，设计了一套基于多模型动态矩阵的喷氨优化装置，利用动态矩阵控制算法提高喷氨调节速度以改善出口NO〖HT5”〗x浓度波动，通过设置多个动态矩阵控制器及加权输出环节提高了该装置的鲁棒性。最后，在某660 MW超临界机组上实现了该装置的整体应用。应用结果表明：各种工况下出口NO〖HT5”〗x浓度控制平稳，喷氨控制效果得到有效改善。     

闭式布雷顿循环热泵储电系统的(火用)分析

该文针对一种基于闭式布雷顿循环的热泵储电系统，分析主要设备的(火用)损失与(火用)效率。对于压缩机和透平，发电系统中的压缩机由于工作温度区间跨越了环境温度，具有最高的(火用)损失；对于换热器，工作在环境温度附近的低温换热器(火用)效率最低（不考虑水冷换热器），而(火用)损失最大的为水冷换热器。计算得到本系统的(火用)效率为59.27%。提高压缩机和透平的效率可提升系统(火用)效率，且发电系统中的设备效率对系统(火用)效率的影响更显著；此外，降低冷却水的温度或有效利用冷却水的热量均可以提高系统的(火用)效率。     

二类热泵在利用余热供热中的热力分析

对单级二类吸收式热泵进行热力分析,建立了热泵系统各部分质量守恒、能量平衡和火用分析数学模型。根据火用平衡方程计算了各个部分的火用损失和热泵系统的火用效率。分析了溶液换热器稀溶液温差、热源温差、余热源温度和冷却水温度对火用损失、循环倍率和COP等的影响。对热泵系统进行了火用能质量评定,确定了火用能的薄弱环节。     

小龙潭电厂300MW机组热力系统(火用)分析

应用能量平衡和(火用)分析方法,对小龙潭火力发电厂300MW机组热力系统能量转换过程进行了定量计算,分析了各个单元的能量有效利用及损失情况,指出了损失的主要部位和原因.结果表明:热量损失主要发生在凝汽器单元,凝汽器散失到周围环境中的热量为411.28 MW,占输入热量的51.57%,锅炉单元散失的热量为52.96 MW,占输入热量的6.64%,汽轮机单元散失的热量为20.40 MW,占输入热量的2.56%;(火用)损主要发生在锅炉单元,锅炉、汽轮机和凝汽器单元的(火用)损分别占输入(火用)的67.78%、18.54%和13%;锅炉中燃料燃烧及大温差传热是整个系统不可逆的主要原因;不同工况下每个单元的(火用)损和(火用)效率会随着环境温度适度改变,但同一工况下机组总的(火用)效率不随环境温度变化.     

低频率下电子膨胀阀调节对水源热泵系统参数的影响

压缩机低频运行可以减少电能消耗,但对系统性能也会产生一定的影响。以滚动转子式压缩机水源热泵系统为研究对象,通过改变电子膨胀阀开度,研究压缩机在低频运行时系统性能参数的变化特性。实验结果表明:压缩机在低频(25～35 Hz)运行时,电子膨胀阀对过热度或干度的调节区间为1%～9%,提高冷冻水进水温度,低频调控区间变为2%～18%,控制精度提高;制热量与COP在过热度1 K左右达到最大值,较于常规控制过热段(5～10 K)制热量提升10.3%～34.2%;COP提升11%～34.5%;在低频范围内,电子膨胀阀对质量流量的调节区间小于16%,对排气温度的调控区间小于18%;压缩机低频运行时,应避免其吸气口少量带液,此时系统性能骤降,恶化压缩机。     

冷热电三联供燃气机热泵系统的火用损功率分析

从能量品位梯级利用的角度针对冷热电三联供燃气机热泵系统进行分析,提出了系统的火用损功率这一定义,并且分析了冷热电三联供燃气机热泵系统在不同冷凝温度,蒸发温度以及不同压缩机转速时系统的(火用)损功率,由此得出了对冷热电三联供燃气机热泵系统设计有一定指导意义的结论:从能量品质的角度出发应该尽量选取热效率比较高的发动机;减少发电机的发电量,可以考虑直接用发动机带动水泵的方式;根据南北方地域的不同要综合考虑冷凝温度和蒸发温度时系统的影响;选用换热效果比较好的换热器,即尽可能地将有冷量(火用)及热量大甩产生和利用换热器的(火用)损功率降至最低;不应当将发动机的转速定的过高,应该选择发动机的经济运转速度为好,高转速的燃气机热泵是不经济的.     

纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析

以能量平衡模型和能量平衡方程为依据,对某水泥厂纯低温余热发电系统中的余热锅炉进行了热力学分析,同时分析了各种参数变化对余热锅炉(火用)效率的影响.结果表明:余热锅炉的主要外部损失为排烟(火用)损失,占锅炉总(火用)损失的45.72%;主要内部损失为传热(火用)损失,占锅炉总(火用)损失的11.28%.确定了余热锅炉耗能的薄弱环节,并提出了降低余热锅炉(火用)损和提高余热锅炉(火用)效率的途径和改进措施,为水泥厂进一步展开节能工作提供科学依据.     

基于流图理论的200MW机组热力系统[火用]损模型

采用流图理论对200MW机组进行热经济性分析,建立了有关加热器(火用)损与燃料(火用)值的数学模型.该模型能简单,直观的体现热力系统(火用)损与各种输入(火用)值之间的联系,利用这种联系,可以对热力系统进行微弱扰动情况下的热经济性分析.     

带压缩空气储能的冷热电联产系统的(火用)分析

对一种带压缩空气储能的冷热电联产系统进行了热力学[火用]分析，得到了各主要部件和整个系统的[火用]损失及[火用]效率的变化规律。分析结果表明：空气透平绝热效率的提高对系统[火用]效率的贡献大于压缩机效率同样提高的功效；在其它参数确定时，存在最佳压比，可使系统的[火用]效率在该条件下达极值；高温换热器是新型冷热电联产系统中产生[火用]损失的主要部件，而循环水量的大小是影响高温换热器[火用]效率的主要因素。     

纯低温余热发电系统的(火用)分析及其主蒸汽参数优化问题

采用.用分析的方法,分析计算了纯低温余热发电系统入口余热的粗(火用)流分布,指出减少出口余热(火用)损和内部换热损是提高余热锅炉(火用)回收的关键,并在此基础上分析了主蒸汽压力参数与余热锅炉最大回收炯及发电系统最大做功的关系,分析论证其进行优化的原因和必要性,为进一步研究提高纯低温余热发电系统的炯回收率提供了参考.     

空气源热泵直接地板辐射采暖系统实验研究及热力性能分析

针对空气源热泵制冷剂直接地板辐射采暖系统,建立热力分析模型,结合实验实测数据,计算分析了不同室外环境下,系统能效比和各组成部件(火用)损失,并对比分析评价了不同采暖系统综合热力性能,为优化系统能效和各组成部件节能提供理论和实际依据.结果表明:实验条件下,空气源热泵运行供热稳定,地板表面温度达到26℃,室内温度为22℃,完全满足室内供暖要求.空气源热泵机组正常供热运行模式下,室外温度为7.8℃时,系统小时能效比HEER达到3.42,而出现结霜情况下,系统HEER仍在2.4以上.系统(火用)效率在30％以上,系统各部件(火用)损失中,压缩机所占比例最大,地板盘管和蒸发器次之,膨胀阀最小,分别为24％、13％、11％、5％,且系统管路输送系统(火用)损失较大,达到12％.综合比较能量转换率和(火用)效率,空气源直接地板辐射采暖系统具有良好的节能性.     

机械压汽蒸馏海水淡化系统的可用能分析

为获得更加节能高效的海水淡化技术,用热力学第二定律分析机械压汽蒸馏(MVC)海水淡化实验系统的(火用)效率.实验测得MVC海水淡化过程的炯效率为2.8%;其中蒸发.冷凝器、压缩机、水泵和预热器的炯损分别占34.6%、35.5%、16.9%和10.2%.利用数学模型分析了压缩比、蒸发温度和盐水浓度等不可逆参数对实验系统(火用)效率的影响.MVC技术虽然充分回收利用了余热,具有较高的热效率,但实验结果表明该技术的(火用)效率仍然较低.从降低损失的角度来看,应用MVC技术的重点是选用高性能低压缩比的压缩机、经济且耐腐蚀的换热管和适当的蒸发温度.