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。     

耦合过热蒸汽干燥的MVR蒸发结晶系统热力性能分析

机械蒸汽再压缩（MVR）作为目前最先进的蒸发结晶技术得到广泛关注和应用，本文结合过热蒸汽干燥技术的优势，提出一种耦合过热蒸汽干燥的MVR蒸发结晶干燥系统。基于EES软件建立数值模型，通过系统仿真的方法分析闪蒸压力p_flash、进料浓度c₀、循环倍率CR、换热温差ΔT_mhex等对压缩机能耗W_comp和系统能效系数COP、下降管结晶盐含水率的上限值ω和换热器UA值的影响情况。结果表明：耦合过热蒸汽干燥的MVR系统相比常规系统具有更高的COP、更低的W_comp，并且能够获得干燥的结晶盐；循环倍率CR增大，压缩机压比π降低，有利于提高COP和降低W_comp，但同时换热器UA_mhex值会增大，设备成本增加；系统COP随p_flash的变化关系与循环倍率CR有关，CR较低时，随P_flash的增大，系统COP增大，CR超过某一定值，随着p_flash的增大，系统COP呈先升后降趋势，其最大值在p_flash为40~50kPa；进入干燥器的下降管结晶盐含水率的上限值ω与进料浓度c₀有关，随进料浓度c₀的升高而增大；?T_mhex对MVR系统性能有显著的影响，?T_mhex每增大1K，COP平均降低5.6%、W_comp平均升高5.8%、UA_mhex平均减少14.4%，ω平均升高1.7%。     

超临界补气增焓高温CO2热泵热风机实验研究

针对工业上循环加热工况下,CO₂热泵气体冷却器出口温度过高、能效显著降低的问题,文章提出了带有超临界补气的高温CO₂热泵循环,并对系统进行了实验研究。主要分析了主路膨胀阀开度、压缩机频率、气体冷却器的风机频率对出风温度、性能系数COP等参数的影响。实验结果表明:出风温度随着主路膨胀阀开度的增大呈现降低趋势而COP呈升高趋势;降低气体冷却器的风机频率对出风温度的提升效果最为明显,风机频率每调低1%,出风温度最大提升5.07%。以得到最高出风温度为目标的实验数据表明,该系统在气体冷却器出口温度为75℃以上时,出风温度可达130℃以上,对应COP为1.40~1.50。     

基于MVR技术的单级双效蒸发浓缩系统性能分析

随着我国工业废水行业市场规模与平均处理成本的逐年上升,先进蒸发浓缩技术得到了广泛关注。本文在机械蒸汽压缩机升压能力不断提高的现状基础上,提出机械蒸汽再压缩（MVR）单级双效蒸发浓缩系统,研究物料浓度、蒸发温度、压比、换热温差等对系统热力性能的影响,并通过对比单级压缩机系统,获得单级双效MVR系统的性能分析曲线和节能优势。结果表明,单级双效MVR系统压缩机压比大于1.9时,系统能效系数（COP）可达25以上;在满足蒸汽温升的条件下,系统COP随压缩机压比、蒸发温度升高而降低,压比升高0.1,COP下降4.4%;第一效蒸发温度升高10℃,COP下降3.1%。     

喷气增焓型单级MVR蒸发结晶系统性能分析

针对工业废水蒸发结晶过程中含盐浓度增大、从而导致沸点升和增压比偏高等问题,提出了喷气增焓型单级机械式蒸汽再压缩（MVR）蒸发结晶系统。基于EES软件建立了喷气增焓型单级MVR蒸发结晶系统数值模型,并研究了闪蒸压力P_flash、物料入口浓度c₀、物料循环倍率CR、换热温差△T_preh和△T_mhex以及补气压比指数n和补气率β_v对系统热效率COP、单位闪蒸量的压缩机耗功w_comp、压缩机出口蒸汽过热度△t_suph和换热器UA值等参数的影响。结论如下：喷气增焓型MVR系统相比无喷气过程的单级MVR蒸发结晶系统具有更高的COP、更低的w_comp以及更小的△t_suph;随CR增大,压缩机增压比降低了32.8%,COP提高了54.8%;随P_flash增大,COP呈先降后升趋势,在30~35kPa时存在最低值;换热系统中,主换热器温差△T_mhex对MVR系统性能影响更为显著,△T_mhex每增大1K,COP平均降低4.0%、w_comp平均升高4.9%、UA_mhex平均增加8.9%。     

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。     

耦合太阳能集热的MVR蒸发结晶系统性能分析

针对高浓度含盐废水蒸发结晶过程中机械式蒸汽再压缩（mechanical vapor recompression, MVR）系统能效显著降低等问题,提出耦合太阳能集热的MVR蒸发结晶系统,并基于数值模型对系统关键运行参数进行了仿真分析。结果表明：针对质量浓度为2%的NaCl废水,耦合太阳能集热的MVR蒸发结晶系统压缩机耗功显著降低,系统性能系数 （coefficient of performance, COP） 达到24.96;随蒸发器浓缩倍率由4升高至12,压缩机耗功增加71.5%,集热面积减少72.9%;低压闪蒸有利于降低系统温度并提高物料处理量,但压缩机耗功随之增大。