CO_2跨临界热泵和加热炉冷却循环耦合系统性能分析

提出跨临界CO2热泵和朗肯循环耦合实现加热炉的余热回收。基于热力学研究方法,分别对影响耦合循环效率和CO2跨临界热泵性能的关键参数进行了研究。随着热泵性能COP的提高,耦合循环的效率提高。当热泵性能超过限定值后,压缩机耗功比值越大,耦合循环效率越低。排气压力范围内,热泵性能和耦合循环效率均有极值。给定条件下最优排气压力为8.5 MPa,热泵性能COP为4.2,耦合循环效率为0.35。蒸发温度提高或冷凝温度降低,均有利于热泵性能和耦合循环效率的提高。此研究为回收加热炉余热和提高电厂效率提供理论基础。     

多目标优化的双级回热循环与跨临界CO_2热泵耦合系统研究

为提高电厂双级回热循环效率,建立了双级回热朗肯循环(DSRRC)和跨临界CO2热泵(TCHP)耦合循环(DSRRC+TCHP)模型并进行了性能分析。研究表明:给定条件下,DSRRC+TCHP最优排气压力8.33 MPa,DSRRC+TCHP效率0.397 6,热泵性能系数4.217,系统采用DSRRC+TCHP最大效率提高0.43%。建立了多目标优化数学模型,获得了DSRRC+TCHP和DSRRC系统的评价函数。当温度达到722℃时,DSRRC+TCHP和DSRRC系统的评价函数最大值分别为0.005 3和0.004 51。     

6 F.01联合循环机组朗肯循环热力性能浅析

以6F. 01联合循环机组为研究对象,比较分析其与9F. 05联合循环机组的热力性能,由此对朗肯循环热力性能进行简要分析。分析认为现阶段提高6F. 01机组主蒸汽压力和温度是提升朗肯循环效率的有效手段。若将汽轮机入口主蒸汽参数由8. 086 MPa. a、565℃提高至16. 2 MPa. a、585℃,朗肯循环效率可由32. 358%提升至33. 745%。研究成果可为类似容量机组主蒸汽参数优化提供参考。     

以R134a为工质的OTEC朗肯循环热力计算软件开发

以海洋温差热能转换（OTEC）的热力循环为研究对象,为给循环分析提供方便准确的性能计算工具,采用Python程序设计语言,开发了OTEC朗肯循环热力计算软件。软件可以完成简单朗肯循环、再热朗肯循环、抽气回热朗肯循环等3种循环的热力计算,输出结果包括循环最高限制压力、冷凝压力、工质泵功、膨胀机功、蒸发器热负荷、冷凝器热负荷、循环净功以及循环热效率等朗肯循环性能参数。工质热力性质采用R134a的最新国际标准关联式,计算结果足够精确,在蒸发温度24.34℃、冷凝温度8.14℃,泵效率和透平效率均为1.0的工况下,与采用NIST提供的热物性数据进行循环计算结果对比表明,二者完全一致,循环热效率均为5.15%。软件可作为OTEC发电装置的热工设计参考,也可用于R134a工质的 -103.15℃~426.85℃之间的亚临界朗肯循环、跨临界朗肯循环和超临界循环等领域的应用,软件的成功开发对我国OTEC发电应用领域的发展具有相当程度的技术保障与引领作用。     

CO2与R41跨临界朗肯循环低温发电系统比较分析

本文以R41为工质的跨临界朗肯循环低温发电系统进行了热力性能分析,并与CO_2跨临界发电系统进行比较,结果表明:R41和CO_2系统均存在一个最优进口压力使得热效率在相同的膨胀机进口温度下达到最大值,且膨胀机进口温度越高,对应的最优压力也越大。同热效率一样,系统均存在一个最优进口压力使得净功在相同的膨胀机进口温度下达到最大值,且R41系统比CO_2系统所作的最大净功平均提高52.6%,最优进口压力平均降低41.6%,系统火用效率平均提高24.8%。     

跨临界-亚临界复叠式有机朗肯循环性能分析

热源温度高于473.15 K时,复叠式有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)可避免高温下工质热分解、膨胀比过大等缺点,相对单级ORC更具优势.跨临界循环相较常规亚临界具有更高的吸热压力及更好的热源匹配性,其与复叠式ORC耦合有望获得更优的热力性能.因此,构建了跨临界-亚临界复叠式ORC(TS...     

基于超临界CO2朗肯循环的太阳能光热发电系统分析

基于太阳能光热发电原理,提出加装回热系统的发电系统模型,结合朗肯循环,以超临界CO₂作为工质,系统分析进气温度、进气压力对发电系统效率的影响,研究回热系统的热经济性。结果表明：低压状态下进气压力对发电系统循环效率的影响较大,高压状态下进气温度对发电系统循环效率的影响较大;压力增大时,发电系统效率先增后减,温度增加时,发电系统效率保持增加;与无回热系统相比,加装回热系统能够明显提升发电系统循环效率;发电系统的不可逆损失随着压力的升高而降低,随着温度的升高而升高,为基于超临界CO₂朗肯循环的太阳能光热发电提供参考。     

朗肯循环耦合双效溴化锂吸收式制冷系统建模及性能分析

为提高船用柴油机余热回收效率,利用MATLAB对朗肯循环及双效溴化锂吸收式制冷系统进行建模及热力学分析,确定朗肯循环热效率的影响因素及双效溴化锂吸收式制冷阶段中废气温度、高压发生器温度、低压发生器温度对制冷量和性能系数的影响。结果表明：朗肯循环最佳工质为水;升高初温、初压和降低背压可提高朗肯循环热效率;随着废气温度增加,双效溴化锂吸收式制冷系统的制冷量增加,制冷性能因数降低;随着高压发生器温度升高,制冷量降低,制冷性能因数降低;随着低压发生器温度降低,制冷量增加,制冷性能因数降低;应根据不同环境及场合要求,调整双效溴化锂吸收式制冷系统相关参数。     

利用准二级循环提高跨临界CO2热泵热水器性能

提出了一种全新的应用于热泵热水器的准二级跨临界CO2热泵循环.经分析此循环可以有效降低压缩机的排气温度,提高热泵热水器的制热效率.这种热泵热水器尤其适用于寒冷地区.     

有机朗肯循环回收直接空冷机组排气余热系统的热力性能研究

空冷机组汽机排汽热损失巨大,而有机朗肯循环是利用中低温热源的重要技术之一。提出采用有机朗肯循环回收空冷机组汽轮机排汽余热的技术方案,建立空冷机组和有机朗肯循环的物理模型,编制有机朗肯循环回收空冷机组汽轮机排汽余热技术的模拟程序,并将模拟计算结果与厂家提供的某型号有机朗肯循环机组的性能数据进行对比。以内蒙古锡林郭勒盟某典型600 MW机组为对象,探究汽机乏汽温度、环境温度、ORC机组过热度等关键参数变化对系统热力性能的影响规律。结果表明,ORC机组净出功和ORC机组热效率随着汽机乏汽温度的升高而增大,而随着环境温度和ORC机组过热度的增大而减小。     

耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统性能研究

为解决液化空气储能系统(LAES)压缩热利用不完全的问题,构建了耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统(ORC-LAES)。对ORC-LAES系统建立热力学性能计算模型,在设计参数下分析压缩机出口压力、膨胀机入口压力、加压水初温、加压水流量比及膨胀机级数对ORC-LAES系统性能的影响。结果表明,当压缩机出口压力由6 MPa上升到16 MPa、加压水初温从293 K上升到323 K时,系统的循环效率、火用效率和液化率均下降;当膨胀机入口压力由8 MPa上升到18 MPa时,系统循环效率和火用效率均增加;当加压水流量比由0.51上升到0.96时,系统循环效率和火用效率先增加再减少,流量比为0.71时,系统的循环效率和火用效率达到最大;在压缩热利用上耦合有机朗肯循环要优于增加膨胀机级数;ORC-LAES系统与LAES系统相比,循环效率提高4.8%,火用效率提升5.1%。     

环保型CO2热泵系统的理论分析与性能测试

由于CFCs和HCFCs等人工合成制冷剂对环境产生不利影响,CO2作为自然工质得到了日益重视.CO2的临界温度为31℃,一般采用跨临界循环方式,但其循环性能低于合成工质.对跨临界CO2热泵系统性能进行的热力学分析和实验测试表明:当气体冷却器出口温度一定时,跨临界CO2热泵循环存在一个最优运行压力;在相同工况下,随着蒸发温度的升高,系统的性能系数逐渐增大:气体冷却器出口温度越低,整个系统运行的效率越高.因此,在跨临界CO2热泵系统设计和运行过程中,应综合考虑蒸发温度、气体冷却器出口温度以及运行压力的影响,使系统性能最优.     

利用中低温余热的回热有机朗肯循环性能分析

通过选取R227ea、R600和R141b 3种典型有机干流体作为工质,在热源流体进口温度设定为典型工业锅炉排烟温度423.15 K,冷却水进口温度和环境温度分别设定为283.15 K和293.15 K的条件下,分析蒸发温度、过热度和给水加热器出口处工质温度对回热有机朗肯循环性能的影响,比较回热有机朗肯循环与基本有机朗肯循环的性能。结果表明:随着蒸发温度的增大,循环总不可逆损失减小,循环热效率和第二定律效率增大,而循环输出净功率则先增大后减小;随着过热度的增大,循环总不可逆损失和循环输出净功率均减小,而循环热效率和第二定律效率的变化趋势则因工质而有所不同;随着给水加热器出口处工质温度的增大,循环总不可逆损失和循环输出净功率不断降低,而循环热效率和第二定律效率则先增后减;在相同工况下,回热有机朗肯循环的循环热效率和第二定律效率高于基本有机朗肯循环,但对于循环输出净功率和循环总不可逆损失,结果则相反。     

太阳能有机朗肯循环发电系统分析

为高效利用太阳能,提出了太阳能平板集热器与有机朗肯循环相结合的发电系统。本文从太阳能低温发电系统的基本原理、工质选择及系统组成部分入手,分析了影响系统循环效率的因素。发现具有较大潜热与显热之比的干性或等熵有机工质适合本发电系统,并且膨胀机和冷凝器对系统循环效率影响较大。采用增加内部热交换器的再热循环、抽汽回热循环可以降低冷凝器的冷凝负荷,选择合适的再热度、抽汽量及抽汽压力可以提高系统循环效率。     

混合工质ORC耦合CO2跨临界发电系统性能研究

为了实现低温热能的充分回收利用,在混合工质ORC循环发电基础上,提出一种利用CO_2跨临界循环与其耦合的发电系统。基于热力学第一、第二定律,建立相应热力学模型,并编写计算程序,确定系统运行条件,分析蒸发温度T1、跨临界蒸发压力p01及热源温度T_g等参数变化对耦合系统性能的影响,并将其与采用相同混合工质的ORC系统进行比较。结果表明:随蒸发温度提高,跨临界循环部分输出功逐渐增加,而ORC部分由于冷凝温度提升所减少的输出功逐渐降低。在T_g为373.00K时,若T_1为340.00、354.00K,耦合系统较基本ORC系统输出功分别增加15.77、113.53kW。随跨临界蒸发压力p_(01)变化,耦合系统输出功及效率均有先减小后增加再降低的规律,存在一最佳跨临界压力,且表现为随热源温度降低,耦合系统性能优越性逐渐明显。若T_g为373.00或403.00K,则耦合系统较基本ORC系统分别增加19.16、7.18kW。在蒸发温度较高或热源温度较低时,采用耦合系统具有重要意义。     

跨临界CO2制冷循环火用分析

基于热力学第二定律,对跨临界CO2制冷循环过程的损失及火用效率进行理论分析,发现节流过程火用损失最大,循环火用效率为25%。提高蒸发温度和降低冷却终了温度是提高循环火用效率的有效途径;升高冷却压力,可以降低节流过程火用损失,但是对循环火用效率影响不大。     

基于proⅡ的回热/无回热朗肯循环的流程模拟

文中介绍了有回热/无回热有机朗肯循环,并对其进行了理论分析和基于pro II软件对朗肯循环的流程模拟。并针对某化工厂80℃左右的热水,以丁烷为工质,探讨了蒸发器冷源的工质的状态为饱和态和过热态对有回热/无回热朗肯循环的膨胀机输出功和朗肯循环的循环热效率的影响。当工质的状态为饱和状态时,对有无回热的朗肯循环影响不大。但是,当工质的状态为过热态时,有回热的朗肯循环的膨胀机输出功和热循环效率比无回热的朗肯循环要大。这说明增加回热器是很有必要的,它可使能量的回收利用大大增加。     

CO2跨临界双级压缩/喷射制冷循环热力学分析

建立了同时采用双级压缩和利用喷射器代替节流阀的CO2跨临界双级压缩/喷射制冷循环模型,在系统稳定运行的条件下,分析了高压压力、气体冷却器出口温度、蒸发温度和高、低压压缩机吸气过热度对循环性能的影响,并与CO2跨临界单级压缩/喷射制冷循环和双级压缩制冷循环进行了比较.结果表明:在给定条件下,双级压缩/喷射循环的性能系数明显优于其他两种循环;随着气体冷却器出口温度的升高和蒸发温度的降低,循环的性能系数分别降低了54.9%和43.2%,并且其下降速度大于双级循环的性能系数下降速度;高、低压压缩机吸气过热度升高均导致双级压缩/喷射循环性能系数降低.     

耦合跨临界有机朗肯循环和蒸气压缩制冷循环系统经济性分析

提出了一种由烟气余热驱动的耦合跨临界有机朗肯循环(TORC)和蒸气压缩制冷循环(VCR)的冷电联产复合系统(PRCS),并以年净利润为评价指标、分别以R22、R134a和R290为循环工质对该复合系统进行了经济性分析。结果表明:在一定热源条件下,随着膨胀机进口压力的提高,年净利润先增大、后减小。当烟气温度较低、冷量需求不大时,采用R134a工质的系统年净利润最大;当烟气温度较高、冷量需求较大时,则R22更具优势。提高烟气进口温度和冷媒水出口温度、降低工质冷凝温度都可以有效提高系统经济性。     

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.