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。     

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。     

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。     

中温地热能驱动的跨临界有机朗肯-蒸气压缩制冷系统的火用分析

建立中温地热能驱动跨临界有机朗肯−蒸气压缩制冷系统的火用分析热力学模型,采用R143a作为系统循环工质,探讨膨胀机入口压力、地热流体进口温度、冷凝温度、蒸发温度对火用效率的影响规律,分析系统各个部件的火用损失。计算结果表明：合理的膨胀机入口压力应该小于1.8倍临界压力;存在最佳的地热流体进口温度使得系统的火用效率最大;降低冷凝温度和提高蒸发温度都可以提高?效率,但需要增加换热器等效换热面积作为代价;冷凝器、发生器、膨胀机、节流阀、压缩机、蒸发器、工质泵的火用损失依次降低;随着地热流体进口温度升高,冷凝器及发生器的火用损失所占的比例增大,其它部件的火用损失对应的比例则降低。本文可以为跨临界有机朗肯−蒸气压缩制冷系统的设计提供依据。     

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。     

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%。     

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%。     

太阳能驱动的有机朗肯-喷气增焓（带二次吸气的增效）蒸汽压缩制冷系统性能分析

为有效利用太阳能,以有机朗肯−喷气增焓（带二次吸气的增效）蒸汽压缩式制冷系统为研究对象,建立了系统的热力学模型,分别选取R236fa、R245fa、RC318和R141b作为系统工质,研究了发生温度、凝结温度、冷凝温度、蒸发温度、膨胀机等熵膨胀效率及压缩机等熵压缩效率对系统性能的影响,并以系统性能最佳为目标对工质进行了优选。计算结果表明：对整个系统而言,R141b是最合适的工质,凝结温度和冷凝温度对系统性能有重要影响。以R141b为例,当发生温度在85℃、凝结温度为40℃、冷凝温度为40℃、蒸发温度为 −15℃时,系统COP_s达到0.2528,采用喷气增焓技术对于环境温度很低、太阳能资源丰富的北方地区具有很大的优势。     

亚临界有机朗肯循环系统的热经济分析与优化

以系统发电成本(electricity production cost,EPC)为评价指标,对用于回收工业锅炉烟气余热的有机朗肯循环(ORC)系统进行了热经济分析与优化。结果表明,随着蒸发器和冷凝器节点温差的增大,系统发电成本先减小、再增大,即存在一组最优的蒸发器和冷凝器节点温差使发电成本最小。分别以纯工质R245fa和R236ea、非共沸混合工质R141b/RC318和乙烷/丁烷为循环工质,得到了最小发电成本时有机朗肯循环系统的最优工作参数,以及对应的系统净输出功、热效率和火用效率。     

低温有机朗肯循环的工质选择及系统性能分析

选取R123,R141b,R245ca,R245fa,R601,R601a作为有机朗肯循环的工质,在不同蒸发温度条件下,对其热力循环特性进行了计算分析,以热力学第一定律和第二定律为基础进行了比较.结果表明,R141b是适合本循环系统的最佳工质.同时还研究了汽轮机进口温度和进口压力对该系统的净功量、吸热量及热效率的影响.     

R245fa有机朗肯循环余热发电系统火用分析

以低品位热能驱动的有机朗肯循环发电系统,是实现将低品位热能转变为电能,进而提高热力系统总体热效率,降低污染排放的有效途径之一。本文建立了低品位热能发电系统火用分析模型,对以R245fa为工质的温度低于383.15 K的低品位热能有机朗肯循环余热发电系统进行了火用分析,得到了各环节的能量转换效率并确定了对系统性能影响最大的环节;通过改变蒸发器和冷凝器的压降和传热系数值,分析了主要换热设备的设计和运行性能参数对系统火用效率、热效率和发电量的影响趋势,提出了低品位热能发电系统的优化方向。     

空气源热泵空调系统节能分析

节能的分析及优化已不仅仅是能的量的问题，而是能的质与量的综合评价的问题。采用yong分析方法得出空气源热泵空调系统的能耗分布，明确系统yong损失较大的环节。从yong分析得知：压缩机的yong损失占机组能耗的20．5％，冷凝器的yong损失接近总能耗的30％。由此提出了空气源热泵空调系统的节能措施，即应该选用高效率的压缩机，采用强化传热措施，提高传热系数，减小传热温差，同时还应注意改善热泵机组的周围环境，使系统yong损失最小，yong效率最大，实现空气源热泵空调系统的节能优化.     

Analysis of optimization in an OTEC plant using organic Rankine cycle

This study quantified the effects of evaporation temperature, condensation temperature, and the inlet- and outlet-temperature differences of deep cold seawater and warm seawater on the performance of an ocean thermal energy conversion (OTEC) plant using an organic Rankine cycle (ORC), and also investigated the optimal operations required for the performance. A finite-temperature-difference heat transfer method is developed to evaluate the objective parameter, which is the ratio of net power output to the total heat transfer area of heat exchanger in the system, and R717, R600a, R245fa, R152a, and R134a were used as the working fluids. The optimal evaporation and condensation temperatures were obtained under various conditions for maximal objective parameters in an OTEC system.The results show that R717 performed optimally in objective parameter evaluation among the five working fluids, and that R600a performed better than other fluids in thermal efficiency analysis. The optimal seawater temperature differences between the inlet and outlet of the evaporator and condenser are proposed. Furthermore, the influences of inlet temperatures of warm and cold seawater in the ORC are presented for an OTEC plant. The simulation results should enable the performance of an ORC system to be compared when using various organic working fluids.     

有机工质低温余热发电系统多目标优化设计

针对现有有机朗肯循环单目标优化设计的局限性,从热力性、经济性等多方面对有机工质低温余热发电系统进行多目标优化设计.以系统效率最大和总投资费用最小为目标函数,选取透平进口温度、透平进口压力、余热锅炉节点温差、接近点温差和冷凝器端差等5个关键热力参数作为决策变量,利用非支配解排序遗传算法(NSGA-II)分别对采用R123、R245fa和异丁烷的有机工质余热发电系统进行多目标优化,获得不同工质的多目标优化的最优解集(Pareto最优前沿),并采用理想点辅助法从最优解集中选择出最优解及相应的系统最佳热力参数组合.结果表明:在给定余热条件下,从热力性能和经济性两方面考虑,R245fa是最优的有机工质,从多目标优化的最优解集中选择出的最佳效率为10.37%,最小总投资费用为455.84万元.     

Exergy analysis of a 1.2 MW waste heat power generation project

According to systematic features, analysis method based on exergy balance is established. Basic indicators in the system, the subsystem, and facilities are put forward in this paper. By using this method to analyze the generation system of megawatt‐scale in one chemical enterprise, it is found that the objective exergy efficiency of the system is 35.67%, and exergy loss of organic Rankine cycle (ORC) is the highest. The thermal efficiency of the total system is 9.61%. For the condenser, the thermal efficiency is 91.18%, and the exergy efficiency is only 23.44%. The objective exergy efficiency of the evaporator is 74.04%. The influence coefficient of exergy loss of condenser is higher than that of pump and expander, but input exergy of the condenser is lower than that of the expander. It is revealed that ORC subsystem is the part which needs to be focused on, and the condenser is the most important component of ORC subsystem which should be optimized firstly.     

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.     

Exergy Analysis of Electric Vehicle Heat Pump Air Conditioning System with Battery Thermal Management System

The exergy analysis of an electric vehicle heat pump air conditioning system(HPACS) with battery thermal management system was carried out by studying the exergy loss of each component. The results indicate that the compressor is the main source of system exergy loss in all operation conditions. The exergy loss distribution of HPACS is almost the same when the battery thermal management system integrated into the HPACS in cabin and battery mixed cooling mode and the system exergy loss was linearly related to the compressor speed in cooling modes. The performance of the HPACS is better than that of the positive temperature coefficient(PTC) heater in cabin heating mode. The degree of exergy efficiency improvement of the alternative mode was discussed at all operation conditions in cabin heating mode. The results indicate that the optimization effect using the electric vehicle HPACS to replace the PTC heater is obvious at lower compressor speed, surrounding temperature and internal condenser air flow rate.