基于遗传算法三级自动复叠制冷系统建模分析和优化

为了优化混合工质配比,提高系统性能,采用Aspen Plus来模拟自动复叠制冷系统,将遗传算法与混合工质的配比选取结合,以系统热力学完善度最高为目标函数进行优化,得出了不同蒸发器出口温度、冷凝器出口温度、压缩机压比时系统性能最优时混合工质的质量配比,为实际自动复叠制冷系统设计和制冷剂充注提供了理论数据。将一组三级自动复叠制冷系统的实验值与模拟值进行对比,发现模拟值与实验值的误差多数都在10%以内。     

基于低品位余热驱动的正逆耦合空调系统性能分析

针对低品位余热的利用,将有机朗肯系统与复叠式制冷系统耦合,建立了热力学模型;采用R141b作为朗肯循环系统制冷工质,分别采用R22/R23、R404A/R23、R290/R744、R717/R744四种工质对作为复叠式制冷系统高低温级循环的制冷工质;基于EES软件编写了循环性能计算程序,研究了低温级冷凝温度T_(10)、低温级蒸发温度T_e、蒸发冷凝传热温差ΔT对系统性能COPs以及高低温级质量流量比G的影响,并以COPs与G为评价指标选出最佳工质。结果表明系统的COPs会随着低温级冷凝温度的升高而先增大后减小,并存在一个最佳值;系统COPs随着低温级蒸发温度的升高而增大,随着蒸发冷凝传热温差的增大而减小;高低温级质量流量比随着低温级冷凝温度的增大而减小;R717/R744最适合作为有机朗肯-复叠制冷系统复叠制冷部分工质。     

中温地热能驱动的有机朗肯-复叠式制冷系统性能分析

针对中温地热能的利用,建立了有机朗肯-复叠式制冷系统的热力学模型,其中高温部分分别采用R245fa,R600a,R141b做工质,低温部分利用R744做工质。通过热力学模拟计算,分析了该系统性能系数COPs在低温级冷凝温度、高温级冷凝温度、低温级蒸发温度改变时的变化规律,并以系统性能系数COPs及高低温级质量流量比G作为评价指标,优选出最佳工质。分析表明:系统存在一个最佳低温级冷凝温度,使系统性能系数COPs最大;在一定运行工况下,系统的COPs随着蒸发冷凝器传热温差的加大而逐渐减小,随着高温级冷凝温度的升高而降低,随着低温级蒸发温度的升高而增高;高低温级质量流量比G随着低温级蒸发温度的升高而逐渐降低。为提高系统性能和保证系统的安全运行,应尽可能提高低温级蒸发温度、降低高温级冷凝温度和减小蒸发冷凝器传热温差。综合比较,以R141b/R744为工质的有机朗肯-复叠式制冷循环具有很好的发展前景。     

商超用NH3/CO2复叠双温制冷系统研究

建立商超用NH₃/CO₂复叠双温制冷系统的热力学模型,拟合压缩机的等熵效率,并对系统运行参数进行计算分析。将某工况下的模拟计算结果与试验测试数据进行对比,验证系统模型的合理性。结果显示：不同中低温蒸发温度对制冷系统性能均具有影响,且系统制冷系数(COP)随中温蒸发温度的升高呈现先增大后减少的趋势。工况一定时,高温冷凝温度越低,系统COP越高;蒸发冷凝器的传热温差越大,高低温级间制冷剂流量比越小,则系统COP越低;提升NH₃的冷凝过冷度,降低其蒸发过热度,均对提升系统COP具有积极作用。研究结果对NH3/CO₂复叠双温制冷系统的理论研究与技术发展具有较好的指导意义。     

渔船发动机废热驱动的两级复叠吸收制冷循环性能分析

针对传统吸收式制冷无法达到较低温度以及自复叠吸收制冷在制得较低温度时系统性能系数过小的缺点,提出发动机废热驱动的两级复叠式吸收制冷循环用于捕获海产品的速冻保鲜。首先采用SRK方程获得了该循环高、低温级工质对R134a/DMF和R23/DMF的热力学性质参数,进而对循环进行了建模分析。通过直接搜索法得到了在不同工况下的最优高温级发生温度。发现在当吸收温度为30℃,冷凝温度为35℃,制冷温度在-40℃以上时,循环最佳蒸发冷凝温度和高、低温级发生温度分别为-3℃、106℃和140℃,此时循环COPint 可达到0.143。但该循环性能受吸收、冷凝温度影响较大,因此不太适合在海水温度过高的海域使用。     

以R508B与R23为低温工质的复叠循环理论模拟

在医用超低温场景下,研究了以R404A为高温级工质,分别以R508B与R23为低温级工质的复叠循环的理论循环性能。通过计算,模拟了高温级冷凝温度、高温级蒸发温度和冷凝蒸发器换热温差对系统COP的影响。得到结论,随着高温级冷凝温度的升高,复叠系统的COP逐渐下降;随着高温级制冷系统蒸发温度的升高,复叠系统的COP呈现出先上升后下降的变化趋势;而随着冷凝蒸发器换热温差的升高,复叠系统的COP出现逐渐下降的趋势。综合来看,应优先考虑R508B作为低温级制冷工质。     

三级复叠式制冷系统低温级制冷剂的应用分析

为研究三级复叠制冷系统中低温循环制冷剂替代的可行性方案,采用R1150/R170/R717、R50/R170/R717和R14/R170/R717三种工质组合,对三级复叠式制冷系统的高低温循环压缩机的排气温度、压缩机输入功率、COP、热力学完善度、系统的■效率、■损失以及系统中各个部件■损失所占比例随蒸发温度的变化进行热力学分析。研究结果表明:不同蒸发温度下均存在最佳中间循环冷凝温度,使COP值最大。蒸发温度由-100.0℃升高到-80.0℃时,R1150/R170/R717的■损失最小,COP、热力学完善度和■效率最大。R1150/R170/R717的COP由0.60增大到0.82。R1150/R170/R717的COP比R14/R170/R717的COP高3.47%～4.49%。主要的■损失部件是冷凝器,冷凝器的■损失所占比例随蒸发温度的升高而升高。推荐在三级复叠式制冷系统中采用R1150/R170/R717制冷剂组合方案,研究结果为三级复叠式制冷系统工质组的选择提供理论依据。     

结合ORC和VCR的中温余热回收系统性能分析

为了利用丰富的中低温余热进行制冷,本文提出了一种结合ORC(有机朗肯循环)和VCR(蒸汽压缩制冷循环)的制冷系统,并对新系统进行了热力学分析和火用损失分析。此外,对比分析了Cyclohexane、D4、n-octane及R141b四种工质的热力学性能与ORC蒸发温度、制冷剂蒸发温度及透平效率等参数对系统制冷性能的影响。结果表明:以Cyclohexane为ORC工质时,系统总制冷COP(性能系数)最高为1.262;ORC蒸发温度对制冷工质与有机工质的质量流量比有显著的影响;制冷剂蒸发温度对系统的制冷COP有显著的影响;制冷剂冷凝温度对系统制冷COP的影响比ORC冷凝温度大;ORC蒸发器、VCR冷凝器以及ORC冷凝器的火用损失占系统总火用损失的57.28%。     

过冷度对蒸气压缩式制冷循环性能的影响分析

在蒸气压缩式制冷循环中,存在高压液体的过冷现象。过冷液体温度与其饱和温度之间的差值称为过冷度。液体过冷可明显提高一些制冷剂的单位质量制冷量和性能系数。本文运用热力学定律,对多种常用工质的蒸气压缩式制冷循环进行了理论分析,并计算了在不同的过冷度下,循环的制冷量、性能系数等参数与蒸发温度、冷凝器出口温度的关系,得出了不同工质在不同过冷度下的表现等规律和结论,为制冷设备循环方式和制冷工质的选择提供一些参考。     

海洋温差发电系统热力学及热经济性分析

以热力学基本原理为基础,建立了海洋温差发电系统仿真模型,对比分析了亚临界状态下R717、R134a和R600三种工质系统在约束蒸发器窄点温差条件下优化目标函数随蒸发温度的变化规律。结果表明:蒸发温度越高,不同系统换热器的热负荷以及冷、热海水泵功率越小,最佳蒸发压力和工质泵功率越大;不同系统的热效率和单位换热面积输出电量与蒸发温度的相关性较大,随蒸发温度的增加近似线性递增。蒸发器的换热面积与循环工质种类的相关性较小,但冷凝器的换热面积与循环工质种类的相关性较大。R717循环更接近于卡诺循环,R717的系统热效率最大,热负荷及泵功率最小,且其热经济性目标函数值在合适的范围内,是海洋温差发电系统较为理想的循环工质。研究结果可为海洋温差发电系统的设计、试验及设备选型提供理论参考。     

五级自动复叠系统制冷剂组分实验研究

基于自动复叠制冷循环设计并搭建了实验系统,针对多级自动复叠制冷系统中混合工质的配比以及实际运行中循环特性的难题,利用气相色谱仪对五级自动复叠制冷系统中混合工质在各级的实际运行的成分进行了取样、检测和分析。经过多次调试,使系统达到-126 ℃的低温工况,并通过实验全面了解循环过程中各级的状态。结果发现,自动复叠制冷循环中制冷剂的配比对系统的运行压力、各级毛细管节流后的温度、各级中间换热器的换热温差等参数影响很大。研究为混合工质的运行成分分析提供了指导与建议。     

自然工质低温复叠式制冷循环的热力学分析与比较

介绍了用于低温环境下采用自然工质CO2、NH3和R2903的复叠式制冷循环，介绍和分析了CO2、R290和NH3的物性特征，并且进行了复叠式制冷循环的热力学理论分析，通过计算得出了不同蒸发温度下的最佳低温循环的冷凝温度和最流量比。通过CO2－NH3，CO2－R290和NH3－NH3复叠式循环的比较，可以看出CO2－NH3、CO2－R290的复叠式制冷循环在低温制冷条件下有明显优势。     

如何构建下一代流体工质

<正>流体工质是热力学循环的工作介质,利用其相变来传递热量,即在冷凝器中冷凝放热,在蒸发器中蒸发吸热。有机化合物应用于热力学循环系统中作流体工质具有较好的热力学性能。随着中国经济的快速发展,在医药、化工、石油、航天等行业的关键工艺环节中,涉及到各种热力学循环过程。因此,有必要对在其中工作的流体介质作深入的研究。     

太阳能驱动风冷喷射式绝热吸收制冷循环研究

为改善太阳能吸收制冷循环性能并解决太阳能吸收制冷机风冷化问题,提出一种太阳能驱动的风冷喷射式绝热吸收制冷循环,通过喷射式绝热吸收器实现吸收过程的传热传质分别强化,同时回收高压溶液节流损失和再循环溶液的余压,以进一步增强吸收效果.构建组成循环各部件热力学数学模型,探讨了环境温度、发生温度、蒸发温度以及喷射器对新循环的影响...     

双效复叠吸附式制冷循环的研究

为克服吸附式制冷能量利用效率不高的缺点,采用硅胶-水、分子筛-水分别作为两级循环的工作对以及两级循环中都用分子筛-水为工作对,构造了两种双效复叠式制冷循环.该循环可有效利用第二级循环的吸附热、析出蒸汽的显热,能有效提高热力完善度.建立了计算机模型,对系统和影响性能的一些参数进行了分析讨论.     

三种CO2跨临界制冷循环热力分析

通过建立热力学模型,对三种不同的CO_2跨临界制冷循环进行研究,系统地分析了排气压力、气冷器出口温度、蒸发温度等参数对循环系统性能的影响。研究结果表明:三种循环的COP都随排气压力升高先增后减,随气冷器出口温度升高而减小,随蒸发温度升高而增大;通过单级压缩循环与两级压缩循环的COP对比,可以发现相同条件下,CO_2两级压缩循环的COP比单级压缩循环高;对两种两级压缩循环进行对比,可以发现带闪蒸器的制冷循环系统的COP高于带中冷器的制冷循环系统的COP。     

双效复叠吸附式制冷循环的研究

为克服吸附式制冷能量利用效率不高的缺点，采用硅胶－水、分子筛－水分别作为两级循环的工作对以及两级循环中都用分子筛－水为工作对，构造了两种双效复叠式制冷循环．该循环可有效利用第二级循环的吸附热、析出蒸汽的显热，能有效提高热力完善度。建立了计算机模型，对系统和影响性能的一些参数进行了分析讨论。     

不可逆半导体固态热离子制冷器性能分析和优化

建立了考虑外部有限速率传热过程和热源间热漏的不可逆半导体固态热离子制冷器模型,基于非平衡热力学和有限时间热力学理论导出了热离子制冷器的制冷率和制冷系数的表达式;对比分析了不可逆热离子制冷器与可逆热离子制冷器的发射电流密度特性、电极温度特性以及制冷系数特性;研究了不可逆系统的制冷率与制冷系数最优性能,得到了制冷率和制冷系数的最优运行区间;通过数值计算,详细讨论了外部传热以及内部导热、热源间热漏损失、热源温度、外加电压、半导体材料势垒等设计参数对热离子装置性能的影响。在总传热面积一定的条件下,进一步优化了高、低温侧换热器的面积分配以获得最佳的制冷率和制冷系数特性。结果表明,由于存在内部和外部的不可逆性,热离子装置的发射电流密度及制冷系数都会明显降低;不可逆半导体固态热离子制冷器的制冷率与制冷系数特性呈扭叶型;合理地选外加电压、势垒等参数,可以使制冷器设计于最大制冷率或最大制冷系数的状态。     

复合制冷循环间接空冷系统高温时段排汽状态分析与实验研究

基于复合制冷循环间接空冷(简称复间冷)系统的结构形式和传热过程,针对复间冷系统制冷循环,建立换热过程计算模型,并进行汽轮机排汽耦合制冷循环的动态模拟正交实验.结果表明:制冷循环运行约500s后,排汽温度趋于稳态工况,随着排汽热负荷的增加、环境气温的升高以及迎面风速的减小,排汽温度升高,实验结果与600 MW机组的模拟计算结果一致.     

简易回热器在R290房间空调器上的应用

针对环保制冷剂R290在蒸发压缩机式制冷循环中的有效过热进行了理论循环计算,得出理论循环中,在蒸发温度为5、10、15℃,冷凝温度为45、50℃下,单位容积制冷量会随过热度增加而提升,制冷效率随过热度增加有升有降。针对搭载R290的单冷型1P定频分体壁挂式房间空调器的制冷系统设计出简易回热装置,并进行了性能测试,得出制冷量能提升1. 97%,制冷效率能提升1. 36%,存在最佳点。