超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统热力学分析

为了对超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统热力学进行分析,首先构建了分流再压缩和一次再热耦合的超临界二氧化碳布雷顿循环系统主要关键部件的数学分析模型,并基于Matlab软件进行计算分析。分别讨论了系统主要关键参数对系统循环效率的影响。从仿真结果可以看出存在最佳的分流系数,最优的压缩机入口温度、压力和再热压力,使得循环系统具有较高的循环效率。最后为能够全面地反映系统综合性能,引入了遗传算法作为优化分析方法,研究多参数对系统循环效率的综合影响,得到最高效率点的最优关键参数。     

超临界二氧化碳再压缩再热火力发电系统关键参数的研究

针对含分流再压缩和一次再热的超临界二氧化碳布雷顿循环火力发电系统,建立了其数学模型,并用Fortran语言编制了计算程序.通过详细计算,深入分析了分流系数、主压缩机出口压力、主压缩机入口压力、透平入口温度等关键参数对循环效率的影响.结果表明:随着一次工质温度或二次工质温度的升高,循环效率线性升高;但由于超临界二氧化碳物性的特点以及高、低温回热器最小换热温差的约束,主压缩机出、入口压力和分流系数等参数对循环效率的影响均非单调变化,这与传统的蒸汽朗肯动力循环完全不同;超临界二氧化碳动力循环系统存在最优的压缩机出、入口压力和分流系数的耦合关系,使得该系统的循环效率最高.     

直膨式太阳能热泵热水器热力性能分析及优化设计

针对"直膨式太阳能热泵热水器"750W实验样机(系统A)进行了过渡季节运行工况下的实验研究,根据实验数据计算出系统供热性能系数、太阳集热效率和各主要部件的有效能损失系数以及系统的有效能效率等热力学指标,对各部件可加以完善的潜力做了量化分析,为整套系统的进一步优化设计提供参考。根据分析结果,研制了小型化400W实验样机(系统B)并加以实验验证。通过对比分析发现,两套系统各主要部件的有效能损失以压缩机(其有效能损失系数,系统A为40%,系统B为34%)和太阳集热/蒸发器(其有效能损失系数,系统A为21%,系统B为37%)为最大,然后依次是冷凝器(其有效能损失系数,系统A为11%,系统B为8%)和热力膨胀阀(其有效能损失系数,系统A和系统B均为5%)。因此,压缩机的合理选配、集热器的优化设计是提高太阳能热泵热水器性能的关键。     

变负荷运行对热泵性能系数影响的分析

本文分析了热泵系统通过调节压缩机转速的方法实现负荷变动需求的技术方案,并对热泵冷凝放热量、制冷量和压缩机功耗随压缩机转速变化进行了计算,探讨了热泵性能系数受转速比（负荷比）的影响规律,为热泵变工况运行提供参考。     

变容量家庭能源中心单独制热水模式的实验研究

提出了可全年供应空调和热水需要的变容量家庭能源中心系统,并提出单独制热水模式下的性能系数计算方法。通过对该模式瞬时动态特性的研究,指出变容量压缩机可以有效地保证机组的安全可靠运行。实验研究了单独制热水模式在不同环境温度、不同压缩机负荷条件下的性能。结果表明,在同一压缩机负荷条件下,热水性能系数均随环境温度的升高而升高,与传统热泵热水器的变化趋势相同。而压缩机负荷变化对机组热水性能系数的影响在不同的环境温度下呈现不同的规律,因此,可根据不同的环境温度优化控制压缩机负荷,以提高制热水效率,节约能源。     

R32吸气状态对变频压缩机效率的影响

制冷剂R32作为R22热门过渡替代制冷剂,运行排气温度高严重影响压缩机长时间运行的可靠性,湿压缩方法可以降低压缩机的排气温度,但也降低了压缩机的效率。通过实验对比研究在定压比变频和定频变压比工况下,不同吸气状态对滚动转子式压缩机效率的影响,得出等熵压缩效率和容积效率与吸气状态的变化关系。实验结果表明:吸气过热时,均能保持较高的等熵压缩效率和容积效率,过热度对其影响不大,吸气带液时压缩机效率的变化趋势与吸气过热时不同,应区分开;相对x=1,x=0.9时等熵压缩效率和容积效率分别降低约7%和5%,总体降幅较小。定频下,压比越大,压缩机效率降低幅度越大,定压下,频率越高,降低幅度越小;等熵压缩效率和综合效率系数的变化趋势相同。     

喷射器在船舶冷库节能中的应用与实验研究

船舶多温单机（简称为高、低温冷库）系统中，常用背压阀（蒸发压力调节阀），来调节各高温库的蒸发温度；但忽略了由此使系统的能量发生的无形的损耗，效率也有所下降，鉴于目前这种状况，本文提出了以喷射器为基础的船舶高，低温冷库制冷新循环。不但可调节高温库的蒸发温度，而且也可使压缩机的回气压力得到提高，压缩机排气温度降低。单位容积制冷量上升，制冷系数提高，Yong效率提高，达到了节能的目的。     

船用大型低速二冲程柴油机的动态模型

准确的模型是实现柴油机优化控制目标的关键，平均值模型能够较好的实现这个目标。在综合考虑扫气系数和容积效率对过量空气系数影响的基础上，采用随过量空气系数变化的气体常数和比热比，建立了大型低速二冲程柴油机的平均值模型。以6S60MC型船舶柴油主机为母型机进行系统仿真，结果显示，建立的平均值模型具有较好的准确性及动态特性。目前此模型已应用于船用柴油机控制算法的设计、分析及仿真系统中。     

变工况污水源热泵系统性能优化研究

在污水源热泵系统仿真模型的基础上,权衡了各阶段不同工况性能系数对全年总能耗的影响,提出了污水源热泵系统全年性能优化理念,定义了全年性能系数ACOP,并以此作为优化目标函数,以机组蒸发器、冷凝器和污水-中介水换热器的换热面积作为优化变量,研究系统通过机组压缩机启停控制方式下系统的面积优化匹配,并分别与系统初始设计参数、以供热性能系数HSPF、制冷性能系数SEER和EER为优化目标的优化计算结果进行对照,结果表明,采用ACOP作为优化目标具有更加客观的节能效果。     

10MW全回热压缩空气储能系统分析

基于全回热压缩空气储能系统的概念,搭建10MW全回热压缩空气储能系统。分析压缩机和膨胀机的级数对全回热压缩空气储能系统电回转效率的影响,同时采用分析法研究全回热压缩空气储能系统的热经济性。得出2级～4级全回热压缩空气储能系统,其电回转效率为70.2%～75.3%;随着压缩机和膨胀机的级数增加,电回转效率降低;压缩机、膨胀机、回热换热器、地下含水层的损失系数分别为:30.9%～35.3%、23.3%～24.5%、37.4%～41.5%和3.9%～4.0%。     

系统不明泄漏对常规热力性能试验中煤耗指标影响分析

全面定性分析系统不明泄漏对煤耗指标计算的影响,指出综合考虑系统不明泄漏对汽轮机热耗率、锅炉效率和管道效率三者的影响,能够最大限度的弱化试验人员通过主观分配系统不明泄漏在炉侧分配比例的方式"主导"煤耗计算结果,有利于常规热力性能试验中客观评价机组能耗水平.实例验证了方法的可行性.     

熵函数法在航空发动机涡轮效率计算中的应用

为提高涡轮效率计算精度,将熵函数法引入到涡轮效率计算过程中,借助变比热法等熵绝热过程基本方程,准确求解涡轮进出口截面理想等熵焓差,进而得到涡轮效率。利用该方法,对某型核心机的变比热涡轮效率进行计算,得到不同因素对涡轮效率的影响规律,并完成敏感性分析。分析结果表明：熵函数法能够将涡轮效率计算误差减小到1%～2%之间;压气机引气量的增加会导致涡轮效率计算值偏高,而压气机出口漏气量越小、高压轴效率越高,涡轮效率计算值越低;压气机出口漏气量对涡轮效率的影响最大,而高压轴效率敏感度最低。     

车载燃机移动电源压气机设计

运用一套以“S2流面反问题设计”为核心的离心压气机设计体系,设计了某车载燃机双级离心压气机的低压压气机.通过三维CFD计算对气动设计进行数值模拟,结果表明设计的压气机流动情况良好,拥有较高的效率和稳定的工作范围,符合设计目标要求.     

A dynamic switching strategy for air-conditioning systems operated in light-thermal-load conditions

Recently, modern air-conditioners have begun to incorporate variable-speed compressors and variable-opening expansion valves, together with feedback control to improve the performance and energy efficiency. However, for the compressor there usually exists a low-speed limit below which its speed can not be continuously modulated unless it is completely turned off. When the air-conditioning system is operated in light-thermal-load conditions, the low-speed limit causes the compressor to run in an on–off manner which can significantly degrade the performance and efficiency. In this paper, a dynamic switching strategy is proposed for such scenarios. The strategy is basically an integration of a cascading control structure, an intuitive switching strategy, and a dynamic compensator. While the control structure provides the nominal performance, the intuitive switching strategy and the dynamic compensator together can account for the compressor’s low-speed limitation. Theoretical analysis reveals that when the output matrix of the dynamic compensator is chosen properly, the proposed strategy can effectively reduce the output error caused by the on–off operation of the compressor. Experiments also demonstrate that the proposed strategy can simultaneously provide better regulation for the indoor temperature and improve the energy efficiency at steady state.     

新型燃气轮机与流化床锅炉耦合系统的性能分析

为了提高火电机组的热效率,建立了采用多级压缩、中间冷却以及多级膨胀、中间再热的燃气轮机与循环流化床（CFB）锅炉耦合系统性能的计算模型并进行了计算.结果表明：随着涡轮进口压力的升高和压气机级数的增加,耦合系统的热效率均有一个最大值;随着涡轮入口温度的升高和涡轮级数的增加,热效率可增加到约46%,因此,新系统具有高热效率、低厂用电率的优点;考虑到系统的结构复杂性以及综合经济性,压气机和涡轮均采用3级为宜.     

空间核能布雷顿循环系统热力学参数分析及优化*

在深空探索快速发展的背景下,空间核能布雷顿循环系统因其能量密度高、环境适应性强、效率高等优势成为深空探测的理想方案之一。与地面发电站不同的是,空间能量转换系统要兼顾系统效率和轻量化的要求,而系统关键参数对系统的效率和质量等性能有着重要的影响。因此,开展热力学参数分析和优化对空间核能布雷顿循环系统的设计具有重要意义。通过建立空间核能布雷顿循环的数学模型和系统部件的质量计算模型,以“质量比功率”为性能优化目标,研究压气机进口温度、压气机压比和涡轮进口温度等参数对系统性能的影响,并采用正交实验法进行优化分析。结果表明,压气机进口温度和压气机压比存在最优值使质量比功率取得最小值,涡轮进口温度升高有利于提高系统的发电效率和降低系统质量。涡轮进口温度的最优值为1 500 K,压气机进口温度的最优值范围为416 ~ 508 K,压气机压比的最优值范围为2.4 ~ 3.1。     

多级轴流压气机一维性能预测程序开发及应用

为了实现对轴流压气机气动性能的准确预测,基于平均流线法建立了多级轴流压气机一维气动性能预测方法,编制了相应的Matlab程序,该方法允许针对不同类型压气机选择适用的经验模型。通过计算得到了某四级亚音速轴流压气机和某八级高速轴流压气机的气动性能,对比分析发现,一维性能预测结果与实验/三维CFD模拟结果吻合较好,效率与压比计算偏差均保持在较小范围内,预测结果精度较高。为进一步提高压气机气动性能预测的准确性,发展了一种经验模型自动校准方法,采用该方法对选取的四级亚音速轴流压气机和八级高速轴流压气机模型进行校准,校准后对各转速下气动性能的预测精度均有所提高。研究工作表明,所建立的多级轴流压气机一维气动性能预测方法以及模型自动校准方法具有一定的准确性和可靠性。     

Thermodynamic analysis of an integrated power generation system driven by solid oxide fuel cell

A new integrated power generation system driven by the solid oxide fuel cell (SOFC) is proposed to improve the conversion efficiency of conventional energy by using a Kalina cycle to recover the waste heat of exhaust from the SOFC-GT. The system using methane as main fuel consists an internal reforming SOFC, an after-burner, a gas turbine, preheaters, compressors and a Kalina cycle. The proposed system is simulated based on the developed mathematical models, and the overall system performance has been evaluated by the first and second law of thermodynamics. Exergy analysis is conducted to indicate the thermodynamic losses in each components. A parametric analysis is also carried out to examine the effects of some key thermodynamic parameters on the system performance. Results indicate that as compressor pressure ratio increases, SOFC electrical efficiency increases and there is an optimal compressor pressure ratio to reach the maximum overall electrical efficiency and exergy efficiency. It is also found that SOFC electrical efficiency, overall electrical efficiency and exergy efficiency can be improved by increasing air flow rate. Also, the largest exergy destruction occurs in the SOFC followed by the after-burner, the waste heat boiler, the gas turbine. The compressor pressure ratio and air flow rate have significant effects on the exergy destruction in some main components of system.     

CO2双蒸发器压缩/喷射式跨临界制冷循环

为减小CO_2跨临界循环系统节流部分的膨胀功损失,提高系统性能,可在小型制冷系统中采用喷射器代替节流阀,部分回收工质从高压到低压过程的膨胀功。在对系统进行热力学分析的基础上,建立了CO_2跨临界压缩／喷射制冷循环的效率分析模型。计算结果表明：在合理的喷射器出口背压下,CO_2跨临界压缩／喷射制冷循环可以得到较高的循环性能。蒸发温度和气体冷却器出口温度两工况的变化对该系统性能的影响程度相对较大。在较低蒸发温度下,该系统可以明显降低压缩机出口温度,有利于系统稳定运行。