燃气热泵系统在过渡季节制备生活热水的性能研究

研究了燃气热泵(GHP)系统在过渡季节制备生活热水的性能特性,分析了发动机余热回收对GHP系统性能的影响。在不同环境温度(15～24℃)和进水温度(37.7～47.8℃)下,考察回收与不回收发动机余热模式对生活热水制热量■、耗气功率(P_gas)及一次能源利用率(r_PER)的影响规律。结果表明,随着环境温度的升高,P_gas减小,而■和r_{PE R}呈现递增的趋势;随着进水温度的升高,Pgas增大,而■和r_PER呈现递减的趋势。其中环境温度20～24℃与进水温度37.7～47.8℃为Q_h的不敏感区间,在环境温度为24℃和进水温度为37.7℃条件下,r_PER高达2.004。GHP系统的余热回收量分别占总制热量和发动机总余热的25.00%～30.16%和62.17%～71.56%,系统的余热利用率高。     

基于多元回归模型的燃气热泵系统制热性能分析

基于实测数据构建燃气热泵系统中天然气发动机的多元回归模型和开式涡旋压缩机的计算模型,采用EES软件对燃气热泵系统进行性能计算,分析出口水温(t_out)、发动机转速(N_eng)、环境温度(t_amb)及余热回收量对系统制热性能系数COP与一次能源利用率PER的影响。模拟研究表明：在同等条件下,不开启余热回收系统时,COP与PER随t_out增加线性降低,模拟值与实测值的最大误差分别为1.62%与3.06%;同时,t_amb对COP的影响较大,当N_eng为1 500 r/min时,随着t_amb从-15℃变化到24℃时,COP上升了225.87%,PER上升了217.26%;开启余热回收系统后,同等条件下的COP与PER分别提升了24.65%和24.67%,且COP,PER变化的趋势发生了明显变化。     

非理想气体工质对内可逆Otto循环功率、效率性能的影响

基于有限时间热力学理论和内可逆Otto循环模型，进一步考虑非理想气体工质比热模型，对循环的功率和效率性能进行研究。通过数值计算分析比热模型、气体分子自由度d和传热损失B对循环最大功率P_{ot max}、最大效率η_max、P_{ot max}对应的最佳压缩比(γ_opt)_p和效率η_P、η_max对应的最佳压缩比(γ_opt)_η和功率P_η的影响。结果显示：循环性能η_max、(γ_opt)_η和η_p随着B的增大而减小；工质比热模型对循环性能不产生定性影响，仅产生定量影响，非理想气体比热模型条件下的循环P_{ot max}、(γ_opt)_p、η_max、(γ_opt)_η、η_p     

风力驱动压缩制冷（制热）系统的研究

提出一种风力机直接驱动制冷压缩机的制冷(热泵)系统,研究其可行性及风力机与制冷压缩机的匹配关系.通过在风力机与制冷压缩机之间设置一个变速机构,使得风力机转速能与制冷压缩机转速匹配;以风力机功率特性为基础,绘制了风力机扭矩特性图;通过比较风力机功率、扭矩特性与制冷压缩机功率、扭矩特性,分析了不同风速下风力机与制冷压缩机的匹配关系;通过建立实验装置进行了实验研究.研究结果显示:变速机构的变速比对制冷系统的启动风速、制冷量以及制热量有较大影响;通过适当选择变速比及其变化规律,风力机完全可以驱动相同功率的制冷压缩机.     

双缸转子压缩机变频空气源热泵制冷性能测试

对双缸旋转式压缩机变频空气源热泵在蒸发温度(T_e)为-10～15℃范围内,冷凝温度(T_c)为40℃,压缩机频率(f)在25～110 Hz范围内的制冷性能进行实验测试分析,重点研究了不同蒸发温度(T_e)和压缩机频率(f)对空气源热泵的制冷量(Q_c)、消耗功率(P_c)和能效比(COP_c)的影响。研究表明:当T_c=40℃时,T_e从-10℃升高到15℃,制冷量的增幅达137.25%;随着压缩机频率的升高,其制冷量也逐渐增大,且增幅明显。当T_c=40℃时,T_e从-10℃升高到15℃,其消耗功率的变化范围-4.49%～2.56%之间;而压缩机频率的变化对热泵消耗功率影响显著。当T_c=40℃时,T_e从-10℃升高到15℃,COP_c值从2.84升高到7.05,升幅达148.24%;当f=50 Hz时,COP_c值达到最大值。实验测试表明,双缸旋转式压缩机应用于变频空气源热泵,具有明显的节能效果。     

内可逆Rallis循环的最优功率和效率性能研究

运用有限时间热力学理论建立存在传热损失的空气标准内可逆Rallis循环模型,导出循环功率(P)和效率(η)的解析式;以P和η为优化目标,将等温过程膨胀比作为优化变量,对循环性能进行优化;分析传热损失(B)、压缩比(ε)、增压比(λ)和预胀比(ρ)对P、η特性的影响。结果表明:内可逆Rallis循环的P、η与等温过程膨胀比的关系曲线均呈类抛物线形,存在最佳膨胀比(σ_P和σ_η)使循环P、η分别达到最大值(P_max和η_max);循环过程的P-η关系曲线呈现过原点的扭叶形;随着ε、λ和ρ的增加,P_max、σ_P、η_max和σ_η均增加;随着B的增加,η_P和η_max均减小。     

300MW超临界二氧化碳燃煤发电机组热经济性分析

针对300MW超临界二氧化碳(SCO₂)部分冷却循环和部分冷却再热循环燃煤发电系统,建立了热经济性数学模型,以循环热效率η_t、系统■效率η_ex及平准化度电成本C_LCOE为评价指标,对不同系统和不同关键参数进行热经济性对比分析。结果表明：在设计工况下,与部分冷却循环系统相比,在部分冷却再热循环下η_t高0.33%,η_ex高0.35%;在相同参数条件下,2个发电机组燃煤消耗成本占比均超过70%,锅炉成本远高于其他设备成本;存在最优的主压缩机入口压力,使得η_t、η_ex达到最大,同时C_LCOE达到最小;随着主压缩机入口温度的增大,η_t、η_ex逐渐减小,C_LCOE则逐渐增大;η_t、η_ex随着透平入口温度的增大线性提升,C_LCOE则先减小后增大。     

高进水温度下CO_2空气源热泵热水系统变频运行性能

构建CO_2空气源热泵热水系统变频运行实验装置,测试分析高环境温度、高进水温度下变频运行对CO_2空气源热泵热水系统气体冷却器压力、制热功率及性能系数(COP)的影响。实验结果表明,CO_2空气源热泵压缩机降频运行能有效避免压缩机过载、抑制气体冷却器压力过高等问题。随压缩机频率的减小,气体冷却器压力持续减小,COP先增大后减小,存在最优压缩机频率值。在高环境温度和高进水温度工况下,CO_2空气源热泵热水系统压缩机最优运行频率区间为35～45 Hz。     

中高温热泵混合工质实验研究

计算单工质R124、R152a、R245fa和混合工质R152a/R124、R152a/R245fa的理论循环性能,并实验对比。实验工况为蒸发侧进口水温40～50℃,冷凝测进口水温70～85℃,热泵机组额定输入功率4.5 kW,2种混合物质量配比分别为50/50、30/70、20/80和30/70、50/50、70/30,其中R152a/R124(30/70)和R152a/R245fa(30/70)的制热功率和循环效能综合表现较优;在50℃热源进水和75℃高温进水工况下,二者电力循环性能系数在3.0以上,后者稍高;但在制热功率方面前者比后者高出19.0%,可达15.2 kW。     

蒸汽压缩热泵压缩机倒置性能试验

为探究压缩机的倒置性能,搭建性能实验台,研究制冷剂充注量对制冷性能的影响。结果表明:当制冷量及其他条件一定时,随着充注量的增加,压缩机排气温度和功率大于正立的值,制冷COP(coefficient of performance)小于正立的值。最佳制冷剂充注量150 g下的最大制冷COP值为3.2。压缩机倒置后系统性能良好,该系统是"重力无关"系统。压缩机倒置性能实验可为热泵空间应用提供实验参考价值。     

燃气机热泵部分负荷特性的实验研究

对燃气机热泵机组进行了部分负荷特性实验研究,重点分析了末端水流量和转速对其制热性能的影响规律.结果表明:冷凝器负荷、总余热、性能系数和一次能源利用率均随末端水流量的增大而增大,当末端水流量由1.8 m3/h增大到3.6 m3/h时,性能系数和一次能源利用率分别增大11.6％和19.5％;冷凝器负荷和总余热随发动机转速的...     

压缩机转速对空气源热泵冷热水机组性能影响

针对空气源热泵冷热水机组在高温及低温环境下系统压缩机转速不匹配、系统性能衰减严重等问题，搭建了低压补气型空气源热泵冷热水机组实验台，结果表明：在43 ℃高温环境下，压缩机转速由3000升高到4500 r/min过程中，排气温度升高幅度为5.0%~11.5%，系统制冷量升高幅度为3.1%~26.9%，压缩机功率升高幅度为9.6%~11.4%；压缩机转速为3500 r/min时，制冷系数COPc达到最大值3.20。在-10 ℃低温环境下，压缩机转速由3000 r/min升高到4500 r/min过程中，排气温度升高幅度为4.6%~6.9%，系统制热量升高幅度为2.9%~24.7%，压缩机功率升高幅度为10.4%~11.5%；压缩机转速为4000 r/min时，制热系数COPh达到最大值2.98。     

天然气发动机驱动制冷机组中发动机的能量平衡

采用车用汽油机改装的天然气发动机驱动制冷压缩机，进行发动机能量平衡实验；通过实验测试，分析了在制冷机变工况运行的情况下，发动机的轴功、冷却水余热、尾气余热的变化规律，为天然气发动机空调系统中余热的回收利用提供可靠的依据。     

槽式太阳集热器驱动的太阳能空调系统性能研究及优化分析

对一个采用抛物槽式太阳集热器(PTC)驱动的单效溴化锂吸收式制冷系统的制冷和供暖性能进行实验研究。实验结果显示,在考虑管路热损和储热水箱的热损后,夏季系统集热效率在0.24~0.35之间,系统集热功率为9.6~16.6 kW;冬季系统集热效率(采暖效率η_h)在0.42~0.55之间,系统集热功率为10.0~17.1 kW。制冷模式下机组在65~70℃的热水下加热,其制冷系数在0.40~0.60之间,日平均制冷系数为0.45,系统的平均制冷性能系数(COP_(s,av))为0.25;针对该制冷系统存在的一些问题和不足,对其结构设计进行优化分析,为高效太阳能溴化锂吸收式制冷系统的设计提供参考。     

电动汽车CO2热泵空调系统优化及制冷性能分析

为提升电动汽车CO₂热泵空调系统的制冷性能,文章构建了中间补气+回热器的跨临界CO₂系统,通过仿真研究了气体冷却器出口温度(Tgo)、气体冷却器压力(Pg)、中间补气压力(Pm)、相对补气量(β)、回热器过热度(ΔT)对系统制冷系数(EER)、制冷量(Qe)和压缩机排气温度(Tco)的影响及中间补气对回热器优化能力的提升。研究表明：存在最佳气体冷却器压力和最佳中间补气压力使得EER达到最大值,并得到两者与气体冷却器出口温度的关系式;气体冷却器出口温度上升会使系统性能下降,中间补气量和回热器过热度的增加能提升系统性能,EER提升了15.64%和6.07%,制冷量提升了27.88%和4.78%;回热器过热度的增加会导致压缩机排气温度上升,中间补气可降低压缩机排气温度,当限定压缩机排气温度时,中间补气可使回热器对EER和制冷量的优化能力分别提升了203%和173.87%;相对于基础跨临界CO₂系统,文章构建的优化系统在所研究工况内可使系统EER和制冷量分别提升18.38%和35.03%。     

磁流体动力循环有效功率优化

以有效功率作为目标函数,基于已有研究建立的磁流体动力(MHD)循环模型,应用有限时间热力学理论,研究其最优性能.导出恒温热源条件下MHD循环的有效功率表达式,分析循环参数对有效功率性能的影响,比较最大有效功率和最大输出功率两种目标函数下循环的性能差异.结果表明,当MHD发电机和压缩机效率ηc=ηe=1时,有效功率与效率...     

开式简单布雷顿制冷循环热力学优化 2.性能优化

为对开式简单布雷顿制冷循环的热力学性能进行优化,根据本文第一部分建立的热力学模型,采用数值计算的方法,分别给出了空气制冷循环制冷率分析和优化结果,在输入功率、装置总的流通面积和总的热导率约束条件下制冷系数分析和优化的数值计算结果。研究结果表明,存在最佳的压缩机入口压降使制冷循环时的制冷率最大;当给定循环输入功率和装置总尺寸时,存在压缩机最佳入口压降使制冷循环时的制冷系数(制冷率)最大,存在最佳的高低温侧换热器热导率分配使制冷系数最大;最大制冷系数(制冷率)对压缩机压比有最大值。     

基于R410a的冷冻系统制冷性能实验研究

针对常规的冷库冷冻系统存在压缩机排气温度高、制冷性能低等问题，搭建了一套基于R134a准双级转子式压缩的微通道换热器型冷冻系统。通过改变库外温度，研究不同温度下补气工况以及不补气工况对冷冻系统性能的影响。结果显示：随着库外环境温度的升高，压缩机功率和排气温度均升高，制冷量和系统COP均下降。采用中压补气技术后，与不补气工况相比，排气温度降低32.50%～37.56%，制冷量上升17.66%～37.06%，压缩机功率提高12.31%～32.23%，系统COP升高1.12%～4.74%。     

CO2-[emim][Tf2N]喷射-吸收冷热电联供循环火用效率分析

针对传统吸收式冷热电联供循环存在制冷量和制冷效率低等缺陷,提出了一种新型低品位热驱动CO_2-[emim][Tf_2N]喷射-吸收冷热电联供循环。通过构建新型喷射-吸收冷热电联供循环理论模型及理论模拟计算,分析新循环的关键性参数对其性能的影响。结果表明:提高循环冷却水进口温度及冷冻水进口温度均可有效提高循环性能,冷却水进口温度在32～38℃范围内变化时,系统性能系数(COP)由0.148升至0.255,η_(thm)由43%升至53%,η_(exg)由44.3%升至46.3%;冷冻水进口温度在13～18℃范围内变化时,COP、η_(thm)和η_(exg)均呈上升趋势。提高膨胀机进口温度有利于η_(thm)、η_(exg)的提升,不利于COP的提升;膨胀机进口温度在180～210℃范围内变化时,η_(thm)由37%升至42%,η_(exg)由38.5%升至44.7%,COP由0.175降至0.13。在模拟工况下,传统吸收式冷热电联供循环中加入喷射器有利于提升循环性能,其随着冷冻水进口温度的升高而提升。     

氨水吸收—再吸式热泵的能量利用分析与试验研究

本文分析了第一类吸收式热泵提高热能利用率的原理和能量指标,介绍了再吸式氨水吸收式热泵工作原理以及试验。试验结果表明:此类热泵供热(60～80℃)与锅炉直接供热相比具有较高的一次能源利用率。