水冷压缩式CO2水合物蓄冷系统的蓄冷特性实验研究

本文实验研究了初始充注压力为3.5~4.0 MPa时水冷压缩式CO2水合物蓄冷系统的蓄冷特性,通过实验数据计算蓄冷量和蓄冷速率。结果表明：高充注压力具有更好的蓄冷特性,原因在于充注压力越高,反应釜入口干度越小,单位质量CO2携带的冷量越大。在初始充注压力为4.0 MPa时,蓄冷特性最好：蓄冷时间最短（11.33 min）,平均蓄冷速率最高（5.19 kW）,水合物生成质量最多（3.96 kg）,水合物蓄冷量占总蓄冷量比例最高（57%）;在初始充注压力为3.5 MPa时,蓄冷特性最差：蓄冷时间最长（37.50 min）,平均蓄冷速率最低（1.07kW）,水合物生成质量最少（1.58 kg）,水合物蓄冷量占总蓄冷量比例最低（34%）。与风冷压缩式蓄冷系统相比,水冷压缩式蓄冷系统水合物生成质量增长率最高为38.6%,总蓄冷量增长率最高为13.24%。     

复配表面活性剂SDS+SDBS强化CO2水合物蓄冷性能研究

本文采用压缩式制冷循环,研究了不同质量浓度(0.4、0.5、0.6 g/L)的表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)溶液、不同质量浓度(0.2、0.3、0.4 g/L)的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液及复配表面活性剂溶液(SDS+SDBS)中,CO₂水合物的蓄冷特性。结果表明：与纯水体系相比,SDS、SDBS及SDS+SDBS对CO₂水合物蓄冷性能均有强化作用,且3种表面活性剂的最佳质量浓度分别为0.5 g/L、0.3 g/L、0.5 g/L(SDS)+0.3 g/L(SDBS)。对比3种最佳质量浓度的表面活性剂发现,采用0.5 g/L(SDS)+0.3 g/L(SDBS)时蓄冷性能最优：预冷时间(21.51 min)和蓄冷时间(27.56 min)最短;潜热蓄冷量(1 308.27 kJ)、总蓄冷量(2 967.35 kJ)、平均蓄冷速率(1.79 kW)和水合物生成质量(2.55 kg)均最大。说明复配表面活性剂对于CO₂水合物蓄冷性能具有最显著的强化效果。     

基于压缩式循环的CO2水合物蓄冷系统SDS强化实验研究

本文基于压缩式循环原理,采用水冷式直接接触式蓄冷系统,研究了不同充注压力(3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0 MPa)和不同质量浓度(0.3、0.5、0.7、0.9 g/L)的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中,CO2水合物的生成特性和蓄冷特性。根据实验数据对蓄冷量、蓄冷速率和CO2水合物生成质量进行计算,结果表明:与未添加SDS的溶液相比,含有不同质量浓度的SDS溶液中,系统的预冷时间和蓄冷时间均缩短,水合物生成质量、总蓄冷量及平均蓄冷速率均有所提升,且随着充注压力的不断提高,系统的蓄冷性能也不断加强。当充注压力为4.0 MPa,SDS溶液质量浓度为0.5 g/L时,预冷时间(5.58 min)和蓄冷时间(10.92 min)达到最短。此时,系统的总蓄冷量(4021.2 kJ)、潜热蓄冷量(2476.8 kJ)、CO2水合物生成质量(4.95 kg)及平均蓄冷速率(6.14 kW)均达到最大值,即系统蓄冷能力达到最强,说明SDS对于本系统的CO2水合物蓄冷性能具有明显的强化效果。     

CO_2水合物蓄冷系统的循环特性实验研究

本文采用直接接触式蓄冷实验台,研究了初始充注压力为3.5～4.0 MPa时CO_2水合物蓄冷系统的循环特性和蓄冷特性。通过实验数据绘制了不同初始充注压力下系统的循环p-h图和蓄冷速率图。分析发现:在初始充注压力为3.5、3.6 MPa时,系统循环在亚临界区;在初始充注压力为3.7、3.8、3.9、4.0 MPa时,系统循环进入跨临界区,在跨临界区的时间分别为8、10、9、8 min,系统循环在跨临界区的时间比例依次为38%、58%、60%、73%;初始充注压力越高,系统的蓄冷时间越短,系统蓄冷速率下降速度越快,蓄冷速率曲线越陡峭,蓄冷特性越好。     

水合物蓄冷系统分析

水合物蓄冷技术，其相变温度与空调工况相适应，相变潜热大，传热性能优良，成为极具潜力的蓄冷新技术。本文对水合物蓄冷过程进行火用分析，找出影响内部火用损失及外部火用损失的主要因素，对提高系统火用效率提出了改进的措施，得出结论：火用效率和热效率随蓄冷周期数的增加而增大，并趋向于一稳定最大值。不同种类水合物系统火用效率取决于形成气的形成温度和压力     

蓄冷用CO2水合物浆的强化制备研究进展

介绍了近几年国内外CO2水合物浆强化制备的研究进展,详细介绍了机械扰动和添加剂强化制备CO2水合物浆的方法。重点介绍了一种新型蓄冷用CO2水合物浆强化制备装置及其工作原理。最后,为CO2水合物浆蓄冷技术尽早实用化,提出了在CO2水合物相平衡、强化制备装置、多种促进技术和蓄冷放冷及流动特性四个关键方向进行重点研究。     

直接接触式蓄冷循环的热力学研究

直接接触式蓄冷具有腐蚀小、无结垢、换热效率高、传热温差小等优点,通过对直接接触式蓄冷循环的热力学研究,发现直接接触式蓄冷系统比盘管式蓄冷系统具有更高的制冷系数和(火用 )效率,而其主要(火用 )损失是由压缩机引起的.另外,分析表明直接接触式蓄冷系统的(火用 )效率随过热度的增大、过冷度的减小、压缩机绝热效率的减小而减小.     

户式蓄冷空调系统的应用探讨

随着家用空调在城市的普及，其已成为不可忽视的耗电大户，所以家用空调的节能越来越引起人们的重视。本文结合家用空调与蓄冷空调的特点，通过实验研究并联系社会实际，从经济效益方面论述了户式空调是一种值得推广的住宅空调方式。     

NH3/CO2制冷系统的研究

介绍了CO₂作为冷媒的主要特点及其制冷系统形式,论述了NH₃/CO₂制冷技术的研究内容和试验结论,提出了NH₃/CO₂制冷系统的最佳适用范围。通过大量的系统试验数据和分析表明,NH₃/CO₂制冷系统有着极高的运行效率和安全、环保效应。CO₂因其环保和节能的特点在不久的将来将成为最有前景的制冷剂之一。     

超临界CO2循环冷端温度优化研究

超临界CO₂循环冷端排出的热量温度较高,优化冷端温度对于提高循环的效率有重要作用。为了获得最佳的全年平均效率,有必要引入人工制冷,使超临界CO₂循环运行在更优化的冷端温度下。针对550℃/20 MPa参数的分流再压缩方式的超临界CO₂循环,通过热力学方法,分析了自然冷却和人工制冷组合条件下,冷端温度为5~35℃的不同工况下全年平均循环效率,并对冷端温度优化方法的适用性和经济性进行了研究。选取优化的冷端温度,将自然冷却和人工制冷相结合,可提高机组的全年平均效率。对于我国北方地区,冷端温度优化方法有较佳的适用性。引入人工制冷导致机组设备投资增加,但是机组运行效率的提高带来更多的发电收入,并在机组全寿期产生可观的收入增量。     

水合物在蓄冷及制冷(热泵)领域的应用

介绍了高密度储能介质--水合物应用于蓄冷领域、制冷系统以及吸附式热泵系统的研究现状,同时对CO_2、TBAB及其它种类水合物浆的研究现状进行了描述.提出了一些关于水合物领域研究方向,以及促进气体水合物蓄冷技术走向实用化的建议.     

小型蓄冷空调系统循环效率研究

阐述小型空调系统的工作原理和循环特性。基于热力学第一定律和第二定律,分析了该蓄冷空调系统的能效比(制冷系数)和有效能效率。结果表明,系统的能效比和有效能效率都得到提高和改善。实施该蓄冷空调系统是可行的。     

CO2跨临界制冷技术的应用研究

CO₂是天然工质,应用于蒸气压缩制冷循环具有传热性能好、流动阻力小、单位容积制冷量大且经济性好的优点。本文介绍CO₂跨临界制冷技术的基本原理,阐述该技术在人工冰场及新能源汽车空调系统的应用情况和相应的研究进展,指出系统全工况性能检测、关键部件可靠性提升是未来CO₂跨临界制冷技术的重要研究方向。     

冰球式蓄冰罐蓄冷过程的数值研究

建立了冰球式蓄冰罐蓄冷过程的数值仿真模型,冰球侧采用焓方程模型并考虑了冰球内水的过冷现象。求解此模型可以得出蓄冷过程中任意时刻冰球内部温度分布、冰层厚度以及蓄冰罐内载冷剂温度分布。进行了三组工况的计算,求解结果与实验结果吻合较好,模型可用于模拟仿真以及冰球式蓄冰罐的性能研究。     

一种新型跨临界CO2冷电联供系统热力分析

提出一种新型跨临界二氧化碳（trans-critical carbon dioxide,TCO₂）再压缩循环和喷射器制冷循环耦合的冷电联供系统。该系统在输出电能的同时,利用低品位热能驱动喷射器工作输出冷量。以输出电量1 MW为设计目标,对比冷电联供系统和再压缩发电系统的性能,研究联供系统各部件（火用）损和主要热力参数对其性能的影响。结果表明：联供系统利用CO₂余热驱动喷射器输出冷量,循环热效率高于单一再压缩系统;加热器（火用）损所占比例最大,回热器次之;透平进口温度、压力和背压对联供系统工质流量、循环效率、输出功率、加热器功率、压缩机耗功及喷射器制冷量等参数影响较大;而冷凝温度和蒸发温度仅对制冷循环制冷量影响较大。在设定条件下,联供系统的循环热效率和（火用）效率可分别达到46.99%和47.21%。     

应用于展示柜的CO_2蒸气压缩式制冷系统循环的分析

近年来,制冷剂对臭氧层的破坏和全球温室效应等环保问题日益突出,CO2作为理想的制冷剂开始重新得到重视。本文介绍理论的跨临界CO2蒸气压缩式制冷循环,对实验室现有CO2跨临界制冷系统进行一系列研究,并与常用制冷剂的循环进行对比,认为CO2制冷循环取代传统制冷循环应用于展示柜可大大提高制冷效率。     

中美两国“容积式CO2制冷压缩机（组）”标准的对比

介绍中美两国制冷空调行业协会在容积式CO2制冷压缩机(组)标准化合作方面的进展。对中国国家标准GB/T29030—2012《容积式CO2制冷压缩机(组)》和美国AHRI 571:2012标准《容积式CO2制冷压缩机(组)性能评定》进行分析,主要从适用范围、试验工况、测试方法、试验参数及性能允差、计算参数、油循环率等方面对两国标准进行详细的对比。该分析研究有助于推进容积式CO2制冷压缩机(组)标准的国际化进程。     

低温场景超临界CO2循环燃煤发电系统研究

超临界CO₂循环在低温场景下,循环终端温度降低,循环压比增大,可以与燃煤锅炉很好地匹配,组成高效的燃煤发电机组。根据气候和煤炭分布,我国北方煤炭基地(如蒙东、北疆)在冬、春季有长达4个月以上的低温条件,有利于构建高效的超临界CO₂燃煤发电机组。对于3～15℃的终温工况,对超临界CO₂循环发电机组进行热力计算,并对机组的经济和社会效益作初步分析。结果表明:初始参数620℃/30 MPa的超临界CO₂循环发电机组在9℃以下低温场景下,可获得48%以上的全厂净发电效率,高于二次再热超超临界汽轮发电机组。超临界CO₂循环燃煤发电可补充可再生能源发电在冬、春季的发电量缺口,并可通过“北电南送”实现北方煤炭资源的高效利用。     

带引射循环的HFC134a气体水合物蓄冷实验研究

气体水合物蓄冷是一种安全高效的、适用于空调工况的蓄能技术,为加快HFC134a气体水合物的生成速度,采用一种新型引射器装置来增强反应物混合和扰动.通过对有引射循环与无引射循环两种不同蓄冷工况的实验对比,证实了引射比对成核过冷度和成核引导时间有应变关系,当引射比范围在0.3～0.4之间时,引射循环能有效减小成核过冷度1.5℃,水合物生成时间缩短20～30min,最佳引射比与形成气体水合物的物质质量比接近.水的初始状态对成核过冷度和成核时间有明显影响,形成过水合物的水再次生成水合物的成核时间缩短6～8min,成核过冷度减少1～2℃.     

纳米流体中CO_2水合物生成特性实验研究

在自行设计的小型气体水合物反应装置上进行了纳米流体中CO2水合物生成特性的实验研究,探讨了纳米粒子的种类、粒径和质量分数对CO2水合物生成特性的影响。研究发现,与纯水相比,纳米粒子Cu O和Si O2增加了CO2耗气量,但延长了气体水合物生成的诱导时间。金属纳米粒子Cu和金属氧化物纳米粒子Al2O3对CO2水合物生成的诱导时间和耗气量有明显改善。对不同粒径的Al2O3纳米粒子对气体水合物生成特性的研究发现,30 nm的Al2O3纳米流体对水合物生成特性影响最大。与纯水相比,0.1%-30 nm-Al2O3纳米流体中水合物生成的诱导时间缩短了76.9%,耗气量增加了23.2%。CO2水合物耗气量随着Cu粒子质量分数的增加先增加后减少。最后进行了纳米粒子对CO2水合物生成特性的影响的理论分析。