烟气驱动复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统㶲分析

通过构建复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统模型,并采用■分析方法,研究了系统■效率随工质摩尔组分的变化规律以及不同摩尔组分下,系统各部件■损失分布情况。研究结果表明:受蒸发器泡点温度与高温级蒸发器夹点位置影响,当高温级循环工质环戊烷摩尔分数为0.8,低温级循环工质异丁烷摩尔分数为0.1时,系统■效率取得最大值48.56%,比采用纯工质时相对提高了3.83%;且采用非共沸工质后,排烟损失、高温级蒸发器■损失、低温级冷凝器■损失均有显著降低。     

烟气余热驱动复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统热力学分析

文章构建了复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统模型,并利用该模型对复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统的热力学性能进行分析,得到了高温级循环质量流量、低温级循环质量流量、冷却水质量流量、高温级循环净输出功率、低温级循环净输出功率、冷却水泵功耗和系统净输出功率等随工质摩尔组分的变化规律。分析结果表明,高温级循环蒸发泡点温度和高温级蒸发器夹点位置会影响复叠式非共沸工质有机朗肯循环各项性能参数随工质摩尔组分的变化趋势,当高温级循环混合物中环戊烷的摩尔组分为0.8,低温级循环混合物中异丁烷摩尔的组分为0.1时,复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统的净输出功率达到最大值,为92.79 kW,比复叠式纯工质有机朗肯循环系统提高了3.83%。     

热环非共沸循环工质的优选

本文在对一种新型热管－泵或风机驱动的动力型分离式热管（简称热环）进行简要介绍的基础上,对热环应用于变温冷热源进所需的非共混混合工质的要求,优选方法进行了研究,并为造纸,食品等行业的典型工况优选了一组非共沸循环工质。     

非共沸工质与纯工质在ORC系统中的特性比较研究

工质的特性是影响ORC(有机朗肯循环)系统性能的重要因素之一。建立了65~100℃低温地热水有机朗肯循环发电系统数学模型,将R245fa分别与R601a和R227ea以不同比例混合作为ORC系统的工质,比较了非共沸混合物和纯物质两类工质对ORC系统循环净功、热效率和火用效率的影响。研究结果表明:无论是纯工质还是非共沸工质,系统的循环净功、热效率和火用效率都随着热源温度的升高而增大。工质在相变过程中是否存在温度滑移,是影响ORC系统性能的重要因素之一。在65~100℃的热源条件下,综合考虑3个评价指标,当R245fa配比为0.1~0.7时,R245fa/R601a混合物的循环净功、热效率和火用效率分别提升0.012~2.48 k W、0.005%~1.15%和0.08%~10.7%;当R245fa配比为0.5~0.9时,R245fa/R227ea混合物的循环净功、热效率和火用效率分别提升0.049~4.25 k W、0.057%~1.75%和0.21%~16.1%。     

非共沸工质用于太阳能低温朗肯循环的理论研究

提出了以R245fa/R152a为组元的按不同质量比例组成的Ca、Cb和Cc这3种典型的非共沸混合工质,在设定工况下对其应用于太阳能低温朗肯循环的性能进行了理论研究.针对非共沸混合工质相变时存在温度滑移,在系统中引入了内部换热器(IHE).分析结果表明:使用混合工质可拓展太阳能低温朗肯循环工质选择范围;非共沸混合等熵工质在设定工况下的循环效率并非最高,但具有最小的膨胀比;非共沸混合工质应用于太阳能低温朗肯循环系统时,同时引入内部换热器和适当的过热度将使循环效率得到明显提高.     

非共沸混合工质压缩制冷循环的不可避免Yong损失

以非共沸混合工质替代CFC5是比较有效的替代方案。通过对给定节点温差下的蒸发器和冷凝器内的温度匹配分析，提出利用调节非共沸混合工质的配比来优化蒸发器和冷凝器内的温度匹配，并可计算出循环的实际不可避免炯损失，从而提出采用非共沸混合工质的蒸气压缩制冷循环的实际不可避免炯损失的计算方法，并提出利用最佳配比和实际不可避免的Yong损失的计算，对各种非共沸混合工质对进行筛选，以进一步减少循环可避免的炯损失，为优化蒸气压缩制冷循环，提高循环的性能奠定基础。     

非共沸混合工质压缩制冷循环的不可避免(火用)损失

以非共沸混合工质替代 CFCS是比较有效的替代方案。通过对给定节点温差下的蒸发器和冷凝器内的温度匹配分析 ,提出利用调节非共沸混合工质的配比来优化蒸发器和冷凝器内的温度匹配 ,并可计算出循环的实际不可避免灯用损失 ,从而提出采用非共沸混合工质的蒸气压缩制冷循环的实际不可避免灯用损失的计算方法 ,并提出利用最佳配比和实际不可避免的灯用损失的计算 ,对各种非共沸混合工质对进行筛选 ,以进一步减少循环可避免的灯用损失 ,为优化蒸气压缩制冷循环 ,提高循环的性能奠定基础。     

基于分液冷凝组分调控的非共沸ORC性能研究

低温余热广泛存在于地热和工业领域,开发和利用低温余热,有利于节能减排和保护环境.有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)是一种热电转换技术,能够有效地回收工业余热和开发地热能.当前ORC余热回收存在着效率不高、热-经济性低、变工况运行性能不理想等问题.基于ORC面临的问题,研究一种基于气液分离...     

非共沸混合工质用于C-ORC系统的热力学分析

以低温烟气为热源,以R245fa、R152a及不同比例R245fa/R152a混合物为工质,提出新型的再热-抽汽-内回热联合有机朗肯循环(C-ORC)系统,基于美国NIST提供的制冷剂物性参数查询软件(REFPROP)及数学处理软件(MATLAB)混合编程,以净输出功和热效率为主要目标参数,分析系统性能随抽汽回热器出口温度、再热温度、不同比例混合工质的变化关系。结果表明,相同蒸发温度下纯工质R245fa的热力性能优于R152a,其最佳的抽汽回热器出口温度分别为70和55℃,抽汽回热器出口温度对系统的影响要大于再热温度的影响;混合工质分析中,在70℃抽汽回热器出口温度、105℃再热温度下,存在R245fa/R152a最佳质量分数比0.85/0.15,对应的净输出功为37.18 k W、热效率为18.52%、火用损为30.08 k W,其中蒸发器、冷凝器所占的火用损最大。     

非共沸混合工质应用于复叠式高温热泵系统低温回路的试验研究

为研究不同滑移温度的混合工质应用于复叠式热泵系统低温回路对热泵机组性能的影响,搭建复叠式高温热泵实验台,选用R245fa与R134a/R245fa(质量比分别为9:1、8:2、7:3、6:4)作为高温、低温级循环工质,蒸发器进水温度在20～40℃,冷凝器出水温度在110～130℃的情况下进行试验,并对机组的COP、制热...     

一种适用于逆向布莱顿制冷循环的多元非共沸混合工质

针对采用空气作工质的逆向布莱顿循环在空调温区效率较低的缺点，文章提出了将非共沸混合工质应用于逆向布莱顿循环这一新的解决思路。基于循环的热力学分析和从热力学角度选择的工质，采用RKS方程对多元非共沸混合工质进行了模拟计算，详细讨论了工质成分对系统性能的影响，并在自己搭建的实验台上进行了验证。结果表明，由R290、R152a、R600a组成的混合物具有较大的单位质量制冷量、单位质量输出功和COP值，是逆向布莱顿循环较理想的工质。     

循环工质的泄漏对于中高温热泵性能的影响

对于长期工作的空调热泵系统来说，工质泄漏问题是不可回避的，这一问题对于使用混合工质的中高温热泵系统就更加重要。作者在小型中高温热泵试验系统上进行了工质泄漏的试验研究，并得到了泄漏量和中高温热泵系统循环参数之间的一些规律，这些规律将有助于根据系统运行参数确定补充工质的时间和数量。     

不同工况下非共沸混合工质有机朗肯循环系统性能研究

采用MATLAB软件模拟非共沸混合工质在不同冷热源条件下对有机朗肯循环(ORC)系统性能的影响。选取R245fa/R1234ze和R245fa/R600a作为混合工质,热源温度取120和200℃,分别在冷凝露点温度为40℃和冷却水温升为5,10,15℃的工况条件下,利用热力学第一定律和火积理论对系统性能进行分析。结果表明：热源温度为200℃时,R245fa, R1234ze和R600a系统净输出功率分别为89.83,61.87和77.74 kW,使用R245fa系统性能优于其混合工质;热源温度为120℃、固定冷凝露点温度时,混合工质R245fa/R600a(90%∶10%)净输出功率比R245fa和R600a分别提高了27.6%和27%,R245fa/R1234ze(60%∶40%)净输出功率比R245fa和R600a分别提高了26%和20.5%;火积耗散和单位面积做功量与净输出功率变化相反,提高冷却水温升时,增大了系统火积耗散,且流向环境中的火积耗散在总火积耗散中占比增大,导致系统的传热不可逆损失增加。     

太阳能驱动有机朗肯循环的工质比较

针对太阳能热水和其它低品位热能的动力利用,研究了工作在100℃供热温度和30℃冷凝温度之间的有机朗肯循环工质的优化选择,以满足较高的循环效率、较大的机械能输出、较小的排气量需求等要求。工质模型采用RKS状态方程,针对R22在-30～95℃温度区间内,计算结果与ASHRAE20-2005数据比较,除液相密度外,其它的热力学参数计算绝对误差小于5%,满足工程模拟要求。利用RKS模型,文中分析了19种有机工质的动力循环参数,发现工质R11的热力学性能系数最高。结合GWP和ODP环境指标,发现R142b、Rc318与R600适合于低温朗肯循环。     

低温地热有机朗肯循环(ORC)工质选择

对低温(60～150℃)地热有机朗肯循环(ORC)系统,以净输出电功和系统能量损失作为评价指标,分析不同地热流体温度下有机工质R290,R134a,R600a,R600,R601a的做功能力,确定最佳循环工质.分析结果表明:对于湿流体工质,由于临界温度较低,当地热流体温度高于其临界温度20℃时,不存在最佳蒸发温度:对于60～80℃的地热流体,工质R601a的最大净输出电功最大;对于90～120℃的地热流体,工质R134a的最大净输出电功最大;对于125～150℃的地热流体,工质R290的净输出电功最大.这些结果为中低温地热利用提供设计依据.     

车用有机朗肯循环各参数对发动机性能的影响

针对有机朗肯循环系统,选取五氟丙烷(R245fa)、乙醇、三氟氯丙烯(R1233zd)、环戊烷等4种工质进行研究,通过试验分析蒸发温度、膨胀比、等熵效率、过热度等参数对系统净功率、热效率的影响。结果表明,增大膨胀机等熵效率可提高系统净功率,在燃烧完全的情况下4种工质中选用乙醇和R1233zd更利于改善发动机燃油率,并对有机朗肯循环系统中的膨胀比、过热度和蒸发温度等参数的选择提出建议。     

超临界工质布雷顿循环热力学分析

  [目的]  N₂O、C₂H₆、SF₆用于制冷剂或朗肯循环的工质,这些工质的临界点和物性特征使其具有作为超临界布雷顿循环工质的潜力。  [方法]  采用自行开发的MATLAB程序并调用美国国家标准与技术研究所(NIST)发布的REFPROP物性数据库,对超临界N₂O(S-N₂O)、超临界C₂H₆(S-C₂H₆)、超临界SF₆(S-SF₆)布雷顿循环进行热力学分析,并与超临界CO₂(S-CO₂)布雷顿循环进行对比。选择再压缩循环方式,分别计算得到了透平入口温度为300～550 ℃、压力为15～25 MPa,预冷器出口温度为32 ℃和47 ℃的各种工况。  [结果]  热效率计算表明:S-N₂O、S-C₂H₆、S-SF₆再压缩循环均表现较高的热效率,且比相对应的S-CO₂再压缩循环的热效率高,再压缩循环热效率总是随着透平入口温度的提高而提高,但提高压力不一定总是提高循环热效率,提高预冷器出口温度导致循环热效率显著下降。流量计算表明,S-N₂O、S-C₂H₆、S-SF₆、S-CO₂循环的总质量流量和透平入口体积流量均远高于同等参数条件的蒸汽朗肯循环,但这四种超临界工质循环的透平出口体积流量相近。  [结论]  S-N₂O、S-C₂H₆、S-SF₆、S-CO₂循环均有潜在应用价值。     

低温太阳能热力发电有机朗肯循环工质的选择

为了筛选出适宜于低温太阳能热力发电有机朗肯循环的工质,根据 PR 状态方程计算和分析了采用 11 种低沸点有机流体工质的低温太阳能发电朗肯循环的热力性能.结果表明:随着工质临界温度的升高,有机透平进口处的最大蒸发压力基本呈下降趋势;在凝结温度与有机透平进口温度一定的情况下,临界温度越高的流体,其循环热效率越高;使用正已烷和正戊烷能获得较高的循环热效率,凝汽器中的凝结压力比较适中,是比较适合用作低温太阳能热力发电有机朗肯循环的工质.     

不同工质对太阳能有机朗肯循环系统性能的影响

循环工质的特性是影响有机朗肯循环系统性能的重要因素之一,在不同的蒸发温度条件下,选取R600、R600a、R245fa、R236fa、R236ea、R601、R601a、RC318及R227ea共9种有机工质,基于热力学第一定律和第二定律对其热力循环特性进行了计算分析,并对各有机工质的蒸发压力、热效率、功比和不可逆损失等进行了比较.结果表明：R245fa作为太阳能低温热发电朗肯循环系统的循环工质具有较高的热效率和效率,并且产生的系统总不可逆损失较小,是一种较理想的有机工质;其次,R236fa和R236ea作为系统循环工质也具有较为良好的性能.