空气源热泵相变蓄能除霜系统实验研究

以带有自主设计的相变蓄热器的空气源热泵系统作为研究对象,通过实验研究的方法,对该系统运行模式、控制策略以及与常规逆循环除霜性能的差异进行了验证。研究结果表明:空气源热泵相变蓄能除霜系统具有良好的运行模式和控制策略,能够很好的解决逆循环除霜时无低位热源和系统可靠性差的问题,缩短除霜时间约1/3,提高了室内送风温度,改善了室内舒适度。     

不同相变蓄能器对多联机空气源热泵蓄能除霜性能影响

以多联机空气源热泵相变蓄能除霜系统为研究对象,采用实验研究的方法分别对采用翅片管型和螺旋盘管型相变蓄能器的多联机空气源热泵系统的除霜性能进行实验研究。研究结果表明,室内机全负荷状态下,相变蓄能器在供热过程中蓄热,螺旋盘管型蓄能器与翅片型蓄能器完成蓄热分别需要6.00和33.00 min。从整个供热周期来看,翅片型蓄能器对供热过程的影响更小,蓄热过程会引起室内平均进出风温差降低4℃、平均供热量降低6 k W,系统结霜时间缩短8 min。     

可实现快速制热和除霜的蓄能型空气源热泵系统的实验研究

提出一种可快速制热和除霜的蓄能型空气源热泵系统,并在室外温度约-0.7℃,相对湿度约95%的雨雪天气条件下进行实验测试,结果表明,结霜过程中蓄热器可有效阻止室内机出风温度的下降,除霜过程中新系统的压缩机出力大,效率高。除霜用时比常规除霜缩短68%,除霜能耗比常规除霜减少51.4%,除霜末期室内机出风温度为28℃,比常规系统高22℃,几乎没有吹冷风感;新系统开机快速制热效果十分显著,其6 min的制热量相当于常规开机制热10 min的制热量,新系统显著提高了空气源热泵的供热效果。     

不同相变蓄能器对多联机空气源热泵蓄热特性影响

以多联机空气源热泵相变蓄能除霜系统为研究对象,采用实验研究的方法对采用翅片管型和螺旋盘管型相变蓄能器的多联机空气源热泵除霜系统的蓄能过程进行实验分析。研究结果显示:室内机全负荷状态下,相变蓄能器在供热过程中蓄热,螺旋盘管型蓄能器与翅片型蓄能器完成蓄热分别需要6.00和33.00 min。从整个供热周期来看,翅片型蓄能器对供热过程的影响更小,蓄热过程会引起室内平均进出风温差降低4℃、平均供热量降低6 kW,系统结霜时间缩短8 min。     

可实现“无霜效果”的蓄热型空气源热泵系统实验研究

提出一种"无霜效果"的新思路,利用余热蓄热、余热除霜的技术方案实现除霜期间供热量不衰减,使用户感觉不到传统除霜带来的舒适性问题。根据该思路提出一种新的蓄热型空气源热泵系统,并搭建实验台,在吉林市3月份雨雪天气(高湿环境)下实际测试其供热及除霜效果。实测结果表明,除霜期间新系统吸排气压力、压缩比变化平稳且保持在较理想的水平,除霜干净彻底,室内机出风温度不但未降低还有所升高,可实现"无霜效果"的目标。     

寒冷地区空气源热泵的供热特性分析

针对常规空气源热泵在寒冷地区应用普遍存在的压缩机排气温度高、蒸发器表面结霜和系统性能低等问题,建立了一套低温型空气源热泵供热系统,开展冬季供热实验并实测系统性能,选取典型工况进行瞬时特性分析。结果表明,系统在寒冷地区具有较好的供热性能;单个加热周期分三个基本阶段,逆向循环除霜对水箱温度影响较大;环境温度为-3.73 ℃时进行地暖供热,将200 L水从38 ℃加热到45 ℃耗时23.5 min,平均COPh为2.28;随着环境温度的升高,COPh逐渐增大,环境温度为-9 ℃,水箱温度为41 ℃时,系统COPh仍在2.0以上。     

低温空气源热泵与太阳能联合供暖系统分析

通过介绍一种低温空气源热泵和太阳能联合供热系统,将太阳能集热器置于室外空旷地带或建筑屋面上,通过管道与储热水箱相连,储热水箱通过水泵与板式换热器相连,室内供暖回水管与板换相连,且设置相应的电动阀门,与储热水箱热水循环泵联动运行。增加单独利用太阳能的时间,充分利用空气能,减少空气能能耗,减少化石能源的使用,降低系统运行费用。     

夏热冬冷地区空气源热泵供暖特性实测与分析

以空气源热泵为热源设备,辐射地板为加热末端建立实验系统,基于双气候补偿冬季供暖模式进行监测与分析。在不同的室外环境下,分析出地板辐射系统对室内供热效果、各子系统的温度变化、制热性能的影响规律。为夏热冬冷地区的空气源热泵供暖的发展和提高系统的能效特性提供理论基础和实验依据。结果表明:夏热冬冷地区采用空气源热泵供暖的室内温度为17.0～23.0℃,湿度为25%～45%。采用双气候补偿技术时,室外温度波动会影响主机供水温度、地暖供水温度,并提高室内舒适度。空气源热泵供暖系统的平均小时制热性能比为2.90,双气候补偿对系统能效影响较小。     

空气源热泵系统湿压缩与电子膨胀阀调控方式的研究

针对空气源热泵吸气带液问题,通过调节电子膨胀阀开度改变压缩机吸气口制冷剂状态,研究了四种不同调控工况对系统性能和参数的影响,分析不同调控工况下系统性能的变化。实验结果表明:较大的电子膨胀阀开度可提高蒸发压力和制冷剂质量流量,从而改善系统性能,但这不是湿压缩所产生的影响,相反后期大量的吸气带液会导致系统性能降低;吸气带液可以有效降低压缩机排气温度,同时也会使单位制热量和比功降低;在实际运行过程中,应采取定过热度控制方法,且过热度应尽量小,但要避免压缩机吸气带液。     

高背压抽凝供热机组不同供热期运行背压调整优化研究

高背压供热具有提高机组整体热经济性和增强机组供热能力的优势,本文基于某600 MW亚临界直接空冷高背压抽凝供热机组Ebsilon仿真模型,从安全运行边界、经济性、供热能力、调峰能力和热电耦合性等方面对不同供热期的机组运行背压开展特性分析及调整优化研究。结果表明：当环境温度低于5 ℃时机组推荐运行背压为33 kPa,在5~11 ℃之间时需根据供水温度调整背压运行,高于11 ℃时推荐运行背压为13 kPa;随着背压抬高,机组的最小安全流量从140.4 t/h上升至336.5 t/h;乏汽供热火用效率明显高于抽汽供热火用效率,最大值可达到86.7%;机组在低供热需求下抬高背压会降低调峰能力,在较高供热需求下背压变化引起的调峰容量波动小,热电耦合性强,解耦度变化小。     

太阳能-空气源双能源复合供暖在严寒地区农村住宅中的应用研究

针对空气源热泵热风机在室外低温环境下供暖性能衰减，导致室内冬季供暖效果变差等问题，为充分发挥资源优势，提出了一种太阳能-空气源双能源复合高效集成装置，实现了太阳能集热器与低温空气源热泵热风机联合供暖。介绍了该集成装置的技术原理和控制策略，通过TRNSYS软件对该集成装置在哈尔滨地区农村住宅的供暖效果进行了研究，并对该集成装置供暖和低温空气源热泵热风机单独供暖的效果进行了对比分析。研究结果表明：太阳能-空气源双能源复合高效集成装置实现了太阳能与空气源两种能源更为合理的供暖时段匹配。在整个供暖季，与低温空气源热泵热风机单独供暖相比，该集成装置的供暖效果更好且能耗更低，其系统总能耗降低了2034.8 kWh，制热能效比提升了35.06%。     

CO2跨临界冷热联供循环性能分析

以CO2跨临界循环冷热联供系统为研究对象,通过理论计算分析了传热窄点温差约束下系统供热温度、供冷温度、制热系数（COPh）和制冷系数（COPc）随压缩机排气压强、气体冷却器出口工质温度和蒸发温度的变化规律。结果表明：供热温度随压缩机排气压强和气体冷却器出口工质温度的提高而升高,随蒸发温度的提高而降低;供冷温度只随蒸发温度变化;COPh和COPc随气体冷却器出口工质温度的提高而减小,随蒸发温度的提高而增大;当气体冷却器出口工质温度为30~40 ℃时,随压缩机排气压强的增大,COP减小,当气体冷却器出口工质温度为45 ℃时,COP先增大后减小;在考察工况下,当蒸发温度为-25 ℃、气体冷却器出口温度为45 ℃时,循环系统在压缩机排气压强为14 MPa可以达到最大供热温度120.65 ℃、最低供冷温度-15 ℃,此时系统COP为2.94。     

连续式加热炉燃烧装置的改进

该厂原有连续式加热炉（小型和线材轧机系统）装有套管式烧嘴。烧嘴的煤气喷口为收缩型，空气喷口为多孔型。该烧嘴的主要问题是在保证火焰稳定性的条件空气和煤气的调节倍数小。近年来，由于钢种的变化和提高质量的要求，车间的生产能力减小，因而也要求减小炉子的供热能力。这样一来，由于上述烧嘴的煤气喷口和空气喷口的尺寸是固定的，因此当煤气和空气的喷出速度减小时，火焰便会变得软弱无力，火焰变长，且冒黑烟，从而对炉子寿命，单位燃耗和加热质量造成一系列不良影响。并对该烧嘴进行了改造。主要措施是在喷口处加入了螺旋叶片，并安装了断面面积调节阀。改造后，可保证高效燃烧，且由于提高了火焰辐射能力，可提高加热质量。由于可减小空气过剩系数（达1．03～1．05），并保证完全燃烧，从而可减少氧化烧损，减少NOx的排放量。图1     

基于凝结水节流调节的供热机组快速变负荷性能研究

为了促进电网消纳波动性强的可再生能源电力,需要提升供热机组的快速变负荷性能。以汽水分布矩阵方程为基础建立供热机组凝结水节流快速变负荷的静态模型,计算凝结水节流方案的负荷变化比例;在除氧器安全运行前提下,计算凝结水节流方案的可持续时间;并以某350MW供热机组为例进行实例分析。结果表明:采用凝结水节流可有效提高供热机组负荷调节速率,且机组发电负荷越大,凝结水节流的变负荷性能越强;滑压运行时凝结水节流变负荷性能优于定压运行;增加供热抽汽流量会减弱凝结水节流变负荷性能。     

基于建筑热惰性的空调系统动态调节优化研究

从运行方式的角度对地板辐射+地源热泵空调系统进行优化，以济南某办公建筑为例，利用Trnsys仿真模拟软件建立地板辐射+地源热泵空调系统模型，通过改变负荷侧水泵流量、机组功率、系统启停时间，比较不同方式运行的舒适性和经济性，探索地板辐射供冷系统建筑围护结构的蓄热特性。结果显示：在保证舒适性的前提下，可以减小负荷侧水泵流量和机组功率，确定最佳运行参数，减少系统能耗；墙体总蓄热时间为12.5 h，放热时间为11.5 h，由于墙体具有热惰性，温度变化具有明显的峰值延迟现象；系统在7:30～18:00运行能够缩短运行时间，降低空调系统运行能耗。     

光强度变化对有机物发电系统性能影响实验研究

针对120℃以下低温太阳能光热发电中存在光照强度会随时间变化的问题,在搭建的太阳能光热和有机物朗肯循环(ORC)发电实验台上,研究集热器性能随光照强度的变化规律,分析光照强度变化对ORC发电系统性能的影响。实验结果表明:整个系统光电转换效率可达2.2%,热电效率可达4.5%,热电效率和发电功率受光照强度降低影响较大;当光照强度小幅降低时,集热器有效吸热量降低,导热液温度降低,ORC热电效率与发电功率降低且幅度较大,膨胀机转速、膨胀比虽降低但幅度较小;当光照强度大幅降低时,系统性能降低剧烈,需通过减少工质流量,才可使系统继续稳定工作。     

基于防水锤空气阀动态进排气系数数值模拟研究

在长距离输水管道水力过渡计算中，空气阀进排气系数多采用常量，为探究防水锤空气阀进排气系数对管道压力变化的影响，通过Fluent软件对DN100防水锤空气阀模拟得到-9～11 kPa的质量流量，并建立不同压差的动态进排气系数曲线，以西山一级提水泵站为例，对空气阀进排气系数分别采用动态值和固定值(均值0.55)进行过渡过程计算并对比分析。数值模拟结果表明，空气阀采用改进后的动态进排气系数对管道负压影响较小，对正压影响较大，且改进后的动态进排气系数有效降低了管道内的压力波动，在泵站实际运行中需关注管路正压变化并注意加强防护，水锤防护计算时应根据空气阀进排气实测资料进行计算，研究结果可为泵站运行中空气阀的水力过渡计算提供一些参考。     

交替式热泵热机储能系统及效率分析

交替式热泵热机储能系统在用电低谷期转化弃电,在用电高峰期释能发电。对系统布雷顿循环中气体压缩/膨胀、换热、阻力损失等过程进行计算,得到每个过程前后的热力学参数,使用控制变量法分析各因素对效率的影响。在压缩机/透平效率取值0.85～0.95范围内做效率的热等值线图;工质分别选用氩气、氮气、二氧化碳、氨气和空气;由于熔盐受到熔点和器材使用温度的限制,选用储罐中唯一的温度变量低温导热油温度作为分析对象;最后,对换热器的换热温差/流动阻力两项参数同时进行研究。结果表明,透平/压缩机效率每变化1个百分点,总效率分别变化2.165和1.355个百分点。以二氧化碳为工质的系统总效率可达49.7%。低温导热油温度每下降10℃,总效率提高约1.44个百分点。选择换热器时,第一换热器应在低流动阻力的基础上换热温差尽可能小,第二换热器应在低换热温差的基础上流动阻力尽可能小。第一换热器中,流动阻力每增加1kPa,总效率降低约0.688个百分点,换热温差每增加1K,总效率降低约0.176个百分点;第二换热器中,流动阻力每增加1kPa,总效率降低约0.0767个百分点,换热温差每增加1K,总效率降低约0.189个百分点。通过4种物理参考方案设计,确定方案策略为透平/压缩机之间应优先选用更好的透平,且应首先保障第一换热器的低换热温差和第二换热器的低流动阻力。     

基于改进自适应分段下垂控制的光伏直流微电网研究北大核心CSCD

在含多个光伏单元的直流微电网系统中,因各光伏出力的随机性,采用分段下垂控制会导致功率分配不合理,且无法有效控制母线电压。针对自适应分段下垂控制在光伏出力连续变化时存在下垂系数突变问题,文章基于非线性函数提出了一种改进的自适应分段下垂控制方法,使下垂特性曲线在额定工作点平稳过渡,改善轻载条件下母线电压偏移率及重载条件下功率的分配精度;其次,利用小信号分析法对光伏侧变流器建立输出阻抗模型,分析改进的控制方法对系统环流的影响;最后,通过Matlab/Simulink进行仿真分析,验证了改进的控制策略可以改善轻载状态母线电压偏移率及重载状态功率的分配精度,而且在光伏出力连续变化时,可以使系统的过渡更加平稳。     

蒸汽型高温固体储热系统建模与控制仿真研究

基于MATLAB/simulink软件,建立了包含蓄热体、余热锅炉、风机、水泵等部件的蒸汽型固体储热供热系统仿真模型,分析了恒定入口风量和恒定出口风温模式下的系统动态特性。针对汽包压力升高和用户热负荷降低工况,根据汽包出口阀门开度和风机风量先后调节顺序组成4种控制方法。结果表明：当风量维持5.5 kg/s时,蓄热体出口热风温度及余热锅炉的产汽量均会持续减小,在6 000 s内蓄热体温度由710℃降到了612℃,余热锅炉的产汽量由0.88 kg/s降低到0.67 kg/s。针对压力升高工况,先调节汽包出口阀门开度、后控制风机出口风量,较相反的调节顺序,使系统供汽压力变化的调节时间节省1倍,仅需90 s左右。针对用户热负荷降低工况,先调节汽包出口阀门开度再调节风机出口风量,仅需60 s左右将蒸汽热负荷由0.6 kg/s降到0.4 kg/s,但是汽包压力和汽包水位波动较大,波动值分别为0.08 MPa和0.03 m。